CN117665412B - 一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器，包括产生多种外部环境电磁信号的信号产生单元，与信号产生单元相连用于实现多种信号分配选择合成及独立关断功能的信号选择合成单元，以及与信号选择合成单元相连用于多个方向发射信号的天线单元。所述信号产生单元包括高频时钟产生单元，以及均与高频时钟产生单元相连的海杂波信号产生单元、地杂波信号产生单元、通信信号产生单元和多普勒信号产生单元。本发明具备自身产生多种信号特征的电磁环境信号的能力，信号种类可继续扩展，信号合成在模拟器内部完成，合成过程可控且可调节，合成后的信号经过多个方位的天线发射，可调整天线的方位和输出功率，以匹配搭建真实电磁环境所需的信号元素。

Description

一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器
技术领域
本发明涉及频信号收发处理领域，具体地说，是涉及一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器。
背景技术
随着电子技术的进一步发展，射频信号收发的设备越来越多，对其效能的评估也需要更加准确，这就需要更多的试验和验证场地，而当前城市化程度越来越高，带来的干扰多而杂，导致符合试验和验证的场地就变得更少了。目前很多试验都在搭建的暗室中进行，而暗室对外部环境的屏蔽效果太强，无法真实准确的模拟出外部场地的环境条件，对射频收发设备的验证就不充分，无法对射频收发射频的效能作出准确评估，因此，一部用于模拟外部复杂电磁环境的雷达模拟器就变得尤为重要。
目前在暗室环境中运用的电磁环境搭建，主要通过数字板卡产生单一种类的环境信号，如杂波信号、通信信号等，使用多组数字板卡将各种特征的环境信号产生通过天线发射出来后，在暗室环境自由发散、互调后，使得暗室中的电磁环境杂乱，与实际情况不相符合，无法准确的模拟外界的电磁环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器，主要解决现有射频收发射频外场试验场地不足，目前大部分搭建的暗室环境未能准确模拟外场试验场地的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器，包括用于产生多种外部环境电磁信号的信号产生单元，与信号产生单元相连用于实现多种信号分配选择合成及独立关断功能的信号选择合成单元，以及与信号选择合成单元相连用于多个方向发射信号的天线单元；所述信号产生单元包括高频时钟产生单元，以及均与高频时钟产生单元相连分别用于产生海杂波的海杂波信号产生单元、产生地杂波的地杂波信号产生单元、产生通信信号的通信信号产生单元和产生多普勒信号的多普勒信号产生单元。
进一步地，在本发明中，所述天线单元包括垂直极化天线单元、水平极化天线单元、俯向扫描天线单元和仰向扫描天线单元。
进一步地，在本发明中，所述信号选择合成单元由4路相同的信号合成支路构成；所述信号合成支路包括1个第二一分四功分器、4个独立开关及1个信号合成器；其中，4个独立开关的输入端分别连接到第二一分四功分器的4个输出端，4个独立开关的输出端分别连接到4路信号合成支路的4个信号合成器；4路信号合成支路的4个第二一分四功分器的输入端分别连接到海杂波信号产生单元、地杂波信号产生单元、通信信号产生单元和多普勒信号产生单元的输出端；4路信号合成支路的4个信号合成器的输出端分别连接到垂直极化天线单元、水平极化天线单元、俯向扫描天线单元和仰向扫描天线单元的输入端。
进一步地，在本发明中，所述高频时钟产生单元包括依次连接的100MHz参考时钟、信号放大器、倍频器、带通滤波器、第一一分四功分器和四路独立工作的高速DA；其中，四路独立工作的高速DA的输入端分别连接至第一一分四功分器的四个输出端。
进一步地，在本发明中，所述垂直极化天线单元、水平极化天线单元、俯向扫描天线单元和仰向扫描天线单元均由信号数控衰减器、放大器和天线构成；其中，所述信号数控衰减器连接至相应的信号合成器的输出端；数控衰减器调节信号幅度后，经过放大器，将信号幅度增大，最后通过天线发射出去。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明具备自身产生多种信号特征的电磁环境信号的能力，信号种类可继续扩展，同时以全交换矩阵为基础，配合独立控制的开关，使所需要的信号进入对应的信号合成器中，信号合成在模拟器内部完成，合成过程可控且可调节，合成后的信号经过多个方位的天线发射，可调整天线的方位和输出功率，以匹配搭建真实电磁环境所需的信号元素。以该种方式搭建完成的电磁环境，可以无限逼近真实的复杂电磁环境，并可根据试验验证场地的不同，调整特征信号元素的种类，以模拟不同地区、不同地貌的试验场地。
（2）本发明中的电路以现有成熟电路为基础，在其基础上做相应的组合和优化，并留有规模扩大的扩展方式，电路实现可靠性高，使用灵活，适应性强，具有广泛的市场应用前景，适合推广应用。
附图说明
图1为本发明的整体原理框图。
图2 为图1中信号产生单元的放大图。
图3为图1中高频时钟产生单元的一种实现原理图。
图4为图1中信号选择合成单元的一种实现原理图。
图5为图1中天线单元的一种实现原理图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1、2所示，本发明公开的一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器，包括用于产生多种外部环境电磁信号的信号产生单元，与信号产生单元相连用于实现多种信号分配选择合成及独立关断功能的信号选择合成单元，以及与信号选择合成单元相连用于多个方向发射信号的天线单元；所述信号产生单元包括高频时钟产生单元，以及均与高频时钟产生单元相连分别用于产生海杂波的海杂波信号产生单元、产生地杂波的地杂波信号产生单元、产生通信信号的通信信号产生单元和产生多普勒信号的多普勒信号产生单元。
其中，所述天线单元包括垂直极化天线单元、水平极化天线单元、俯向扫描天线单元和仰向扫描天线单元。
如图4所示，在本实施例中，所述信号选择合成单元由4路相同的信号合成支路构成；所述信号合成支路包括1个第二一分四功分器、4个独立开关及1个信号合成器；其中，4个独立开关的输入端分别连接到第二一分四功分器的4个输出端，4个独立开关的输出端分别连接到4路信号合成支路的4个信号合成器；4路信号合成支路的4个第二一分四功分器的输入端分别连接到海杂波信号产生单元、地杂波信号产生单元、通信信号产生单元和多普勒信号产生单元的输出端；4路信号合成支路的4个信号合成器的输出端分别连接到垂直极化天线单元、水平极化天线单元、俯向扫描天线单元和仰向扫描天线单元的输入端。其中，第二一分四功分器选用集成IC器件，需考虑功分器的隔离度，防止功分后的信号反串至其他链路；开关选择集成IC单刀单掷开关，若一级开关的关断比不够，可适当增加开关级数，信号合成器选择集成IC单元电路，本实施例中选择的四路信号合成器，可根据需要选择更多通路的信号合成器，如六路、八路信号合成器。
如图3所示，在本实施例中，所述高频时钟产生单元包括依次连接的100MHz参考时钟、信号放大器、倍频器、带通滤波器、第一一分四功分器和四路独立工作的高速DA；其中，四路独立工作的高速DA的输入端分别连接至第一一分四功分器的四个输出端。其中，100MHz参考时钟可根据环境，选择温补晶振、恒温晶振，在本实施例中，选用恒温晶振；信号放大器可选用集成IC放大器、三极管放大电路或者逻辑门放大电路，在本实施例中选用三极管放大电路；倍频器、带通滤波器、功分器可直接选用集成IC器件；高速DA应选择具备频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器的DDS信号发生器件；信号产生电路应选择计算能力强大的多通路逻辑门阵列芯片。
如图5所示，在本实施例中，所述垂直极化天线单元、水平极化天线单元、俯向扫描天线单元和仰向扫描天线单元均由信号数控衰减器、放大器和天线构成；其中，所述信号数控衰减器连接至相应的信号合成器的输出端；数控衰减器调节信号幅度后，经过放大器，将信号幅度增大至较大的幅度，最后通过天线发射出去。其中，放大器采用功率放大器。
通过上述设计，本发明具备自身产生多种信号特征的电磁环境信号的能力，信号种类可继续扩展，同时以全交换矩阵为基础，配合独立控制的开关，使所需要的信号进入对应的信号合成器中，信号合成在模拟器内部完成，合成过程可控且可调节，合成后的信号经过多个方位的天线发射，可调整天线的方位和输出功率，以匹配搭建真实电磁环境所需的信号元素。以该种方式搭建完成的电磁环境，可以无限逼近真实的复杂电磁环境，并可根据试验验证场地的不同，调整特征信号元素的种类，以模拟不同地区、不同地貌的试验场地。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器，其特征在于，包括用于产生多种外部环境电磁信号的信号产生单元，与信号产生单元相连用于实现多种信号分配选择合成及独立关断功能的信号选择合成单元，以及与信号选择合成单元相连用于多个方向发射信号的天线单元；所述信号产生单元包括高频时钟产生单元，以及均与高频时钟产生单元相连分别用于产生海杂波的海杂波信号产生单元、产生地杂波的地杂波信号产生单元、产生通信信号的通信信号产生单元和产生多普勒信号的多普勒信号产生单元；
所述信号选择合成单元由4路相同的信号合成支路构成；所述信号合成支路包括1个第二一分四功分器、4个独立开关及1个信号合成器；其中，4个独立开关的输入端分别连接到第二一分四功分器的4个输出端，4个独立开关的输出端分别连接到4路信号合成支路的4个信号合成器；4路信号合成支路的4个第二一分四功分器的输入端分别连接到海杂波信号产生单元、地杂波信号产生单元、通信信号产生单元和多普勒信号产生单元的输出端；4路信号合成支路的4个信号合成器的输出端分别连接到天线单元的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器，其特征在于，所述天线单元包括垂直极化天线单元、水平极化天线单元、俯向扫描天线单元和仰向扫描天线单元。
3.根据权利要求2所述的一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器，其特征在于，所述高频时钟产生单元包括依次连接的100MHz参考时钟、信号放大器、倍频器、带通滤波器、第一一分四功分器和四路独立工作的高速DA；其中，四路独立工作的高速DA的输入端分别连接至第一一分四功分器的四个输出端。
4.根据权利要求3所述的一种用于复杂电磁环境模拟的雷达模拟器，其特征在于，所述垂直极化天线单元、水平极化天线单元、俯向扫描天线单元和仰向扫描天线单元均由信号数控衰减器、放大器和天线构成；其中，所述信号数控衰减器连接至相应的信号合成器的输出端；数控衰减器调节信号幅度后，经过放大器，将信号幅度增大，最后通过天线发射出去。
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