CN204595211U - 一种基于虚拟目标的有源雷达信标机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于虚拟目标的有源雷达信标机，信标机中天线在接收到询问信号后，通过环行器进入接收机；接收机将询问信号放大后，与本振信号在接收前端内混频，产生中频信号并送入中频接收机，进行滤波和采样，产生电平信号，送往处理机，使用GPS定位技术算出雷达所在位置的坐标和信标机所在位置的坐标，再将延迟时间转换成距离叠加上去，再输出编码脉冲到发射机向空间辐射，供询问方接收。该有源雷达信标机使用GPS定位技术精确算出雷达所在位置的坐标和信标机所在位置的坐标，再将延迟时间转换成距离叠加上去，可以把标定目标转移到背景干净的区域，使信标机标定的位置更加容易被找到。

Description

一种基于虚拟目标的有源雷达信标机

技术领域

本实用新型属于雷达技术领域，具体地说是一种基于虚拟目标的有源雷达信标机及其处理方法。

背景技术

与传统一次雷达系统（由目标反射雷达信号）相同，作为遥感电子系统之一的二次雷达（其目标装有信标机或应答机）不仅能对目标的方向和距离进行检测，而且还能确定目标的位置、速度和运动方向，并进行敌我识别。雷达信标已广泛用于航空管制、无线电导航、导弹制导、外弹道测量、卫星测轨等方面。雷达信标用于航空管制，由机场航空管制雷达向飞机发出编码询问信号，根据每架飞机应答的编码信号进行识别，以指挥飞机安全起降。在卫星通信中,用雷达信标转发电报、电话和电视图像，为全球用户服务。机载询问和地面编码应答能给出精确的位置信息和识别指令，可完成地面支援、供给、投掷和救援任务。

对与雷达信标机来说，当其安装位置有建筑物，或者周围有其他物体时，询问机上雷达显示屏上将会有很多噪点，可能导致无法找到真实的标定地点。还有的雷达信标机采用应答信号与询问信号不同波段的雷达信标机，虽然可以解决躁点问题，但询问机需要增加一套应答信号对应波段的接收机，这不仅增加了设备的复杂度，还降低了设备的适用性。

发明内容  

本实用新型目的在于提供一种基于虚拟目标的有源雷达信标机，该有源雷达信标机使用GPS定位技术精确算出雷达所在位置的坐标和信标机所在位置的坐标，再将延迟时间转换成距离叠加上去，可以把标定目标转移到背景干净的区域，使信标机标定的位置更加容易被找到。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种基于虚拟目标的有源雷达信标机，其特征在于：该有源雷达信标机包括天线、环行器、接收机、中频接收机、处理机、发射机和电源，所述天线在接收到询问信号后，通过环行器进入接收机；接收机将询问信号放大后，与本振信号在接收前端内混频，产生中频信号并送入中频接收机；中频接收机通过对中频信号进行滤波和采样，产生电平信号，送往处理机；处理机对电平信号进行处理和识别，然后使用GPS定位技术算出雷达所在位置的坐标和信标机所在位置的坐标，再将延迟时间转换成距离叠加上去，再输出编码脉冲到发射机；发射机根据编码脉冲对发射信号进行调制和高功率放大，形成大功率发射信号，经环行器（2）传输至天线向空间辐射，供询问方接收；接收机、中频接收机、处理机和发射机均与电源连接。

所述接收机接在收到信号后，经过耦合、限幅、放大、滤波，并与频率源产生的本振信号在混频器中进行混频，下变频生成中频信号。

所述发射机对所有放大器采用了栅极负压保护措施，上电时功放栅极的负压率先建立并始终保持，功放漏极的正压经一定延迟时间后按需要建立；信号调制采用预调制方式，功放上电时间早于微波开关开通时间，功放下电时间晚于微波开关关闭时间，微波开关的前后沿时间在10n s 量级。

一种基于虚拟目标的有源雷达信标机的处理方法，具体如下：

1）雷达信标机通过天线接收到特定频率的询问信号后，通过环形器将询问信号送入接收机；接收机将询问信号放大后，与信号源产生的本振信号进行混频，下变频产生中频信号；中频接收机对上述中频信号进行滤波和采样，生成电平信号，送入处理机；

2）处理机对电平信号进行识别和处理，然后生成编码脉冲信号进行输出；编码脉冲信号一方面由处理机通过GPS精准定位系统得到雷达信标机的精确位置信息；另一方面通过设定的虚拟标定地点与实际地点偏移的方向、距离参数信息，处理机将两者相叠加后，生成虚拟标定地点的坐标位置，通过精确的延时、调制处理，将雷达信标机标定的地点虚拟到背景干净的区域，得到所需要的目标位置。

雷达信标机所需的频率源有接收自检信号、本振信号和发射激励信号。三组电频信号分别由三个锁相环产生。三组锁相环使用同一个晶振产生基准信号，通过调节各自分频比来获得不同的频率信号。使用锁相环技术产生的微波信号频率非常精确，在长期稳定性方面完全能满足信标机的使用要求。

当信标机处于应答状态时，所述接收机处于正常的接收信号的状态。当接收机接收到信号后，进入定向耦合器, 然后依次经过限幅器、放大器、预选滤波器。然后将接收到的信号与频率源产生的本振信号在混频器中进行混频，最后下变频生成中频信号。 

当信标机收到操作者进行自检的要求时, 由所述信号源产生的接收自检信号就会通过定向耦合器进入接收机，然后进行上述处理过程，用于接收功能的自我检测。

所述发射机设计中对所有放大器采用了栅极负压保护措施，系统上电时功放栅极的负压率先建立并始终保持，功放漏极的正压经一定延迟时间后才会按需要建立。信号调制采用了预调制方式，功放上电时间早于微波开关开通时间，功放下电时间晚于微波开关关闭时间，微波开关的前后沿时间在10n s 量级，由此可以保证窄脉冲发射时脉冲信号有很好的前沿和后沿。

本实用新型具有自检电路，自检电路包括接收自检、发射自检和自检控制电路。

自检控制电路产生一个自检脉冲信号，用于调制频率源产生的接收自检信号，模拟正常工作时接收到的微波脉冲信号。调制后的接收自检信号从定向耦合器进入接收机进行自检处理。若接收自检处理得到一个预期的结果，则接收自检通过。

接收自检成功会触发发射机工作，发射微波脉冲信号。在发射机输出端设有发射自检电路，对发射信号进行检波比较，发射功率超过设定值，则判断发射机工作正常。

虚拟目标处理过程：

当雷达信标机通过天线接收到特定频率的询问信号后，通过环形器将询问信号送入接收机；所述接收机将询问信号放大后，与信号源产生的本振信号进行混频，下变频产生中频信号；所述中频接收机对上述中频信号进行滤波和采样，生成电平信号，送入处理机；

处理机对电平信号进行识别和处理，然后生成编码脉冲信号。所述编码脉冲信号一方面是由处理机通过GPS精准定位系统得到雷达信标机的精确位置信息；另一方面是通过设定的虚拟标定地点与实际地点偏移的方向、距离等参数信息；处理机将两者相叠加后，通过精确的延时，将雷达信标机标定的地点虚拟到背景干净的区域，使得所需要的目标更加容易被找到；由于延时时间在雷达的距离量程内可以任意设置，所以可以根据具体情况，将雷达信标机标定地点虚拟到背景干净的区域，减少询问机接收到雷达信号中的杂波，降低询问机的干扰强度。

本实用新型所具有的特点：

a)        虚拟标定点与信标机所处地点的方位、距离等参数可调，以适应具体工作环境的需要；

b)        适中灵敏度的接收机：设计接收灵敏度为-45dBm，保证了足够的作用距离和检测概率。

c)        适中的应答功率：具体参数随实际应用条件而定，在体积、重量和功耗允许的情况下，为提高作用距离和检测概率，信标机或应答机应有较高的功率。

d)       对询问信号有识别能力：具有多种编码识别能力，能识别出如：M序列码、巴克码等多种编码，以适应多种环境的下的使用。

e)        宽的天线方向图和多种极化形式：为保证对飞行器的全程跟踪,往往要求全向天线方向图;其极化形式应能适应雷达站的需要，可以是线极化或圆极化。

f)         高的频率稳定度：使用锁相环技术产生的微波信号频率非常精确，在长期稳定性方面完全能满足信标机的使用要求，为精密测量飞行器的飞行速度提供了基础。

g)        较高的应答波形稳定度：为保证测距精度，应答器有较小的应答延迟时间和脉冲波形的抖动量。

h)        高可靠性：它能在环境比较恶劣的飞行器上可靠地工作。工作时间短至数十秒，长达数年。

i)          体积小、重量轻、功耗小、固态化、集成化。

本实用新型采用天线接收雷达发射信号，并对接收到的信号进行存储、延时等操作后转发回去。由于延时时间在雷达的距离量程内可以任意设置，所以可以将虚拟目标放在背景干净的区域，如空旷地、山坡背面等，很容易找到所需要的虚拟目标，使用GPS定位技术精确算出雷达所在位置的坐标和信标机所在位置的坐标，再将延迟时间转换成距离叠加上去，就可以完成虚拟目标标定。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中自检电路流程图。

图3是本实用新型中虚拟标定地点处理方法流程图。

具体实施方式：

下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

一种基于虚拟目标的有源雷达信标机，见图1，包括天线1、环行器2、接收机3、中频接收机4、处理机5、发射机6和电源7。天线在接收到询问信号后，通过环行器进入接收机；接收机将询问信号放大后，与本振信号在接收前端内混频，产生中频信号并送入中频接收机；中频接收机通过对中频信号进行滤波和采样，产生电平信号，送往处理机；处理机对电平信号进行处理和识别，然后使用GPS定位技术算出雷达所在位置的坐标和信标机所在位置的坐标，再将延迟时间转换成距离叠加上去，再输出编码脉冲到发射机；发射机根据编码脉冲对发射信号进行调制和高功率放大，形成大功率发射信号，经环行器传输至天线向空间辐射，供询问方接收；接收机、中频接收机、处理机和发射机均与电源连接。

信标机通过天线1接收到特定频率的询问信号后；所述询问信号就会经过环行器2进入接收机3；所述接收机3将询问信号放大后，与本振信号在接收前端内混频，产生中频信号并送入中频接收机4；所述中频接收机4通过对中频信号进行滤波和采样，产生电平信号，送往处理机5；所述处理机5对电平信号进行处理和识别，然后使用GPS定位技术精确算出雷达所在位置的坐标和信标机所在位置的坐标，再将延迟时间转换成距离叠加上去，最后再输出编码脉冲到发射机6；所述发射机6根据编码脉冲对发射信号进行调制和高功率放大，最终形成大功率发射信号，经环行器2传输至天线1，向空间辐射，供询问方接收。

信标机在处于应答状态时，接收机处于正常的接收信号的状态。接收机接在收到信号后，经过耦合、限幅、放大、滤波，然后接收到的信号与频率源产生的本振信号在混频器中进行混频，最后下变频生成中频信号。

发射机设计中对所有放大器采用了栅极负压保护措施，系统上电时功放栅极的负压率先建立并始终保持，功放漏极的正压经一定延迟时间后才会按需要建立。所述信号调制采用了预调制方式，功放上电时间早于微波开关开通时间，功放下电时间晚于微波开关关闭时间，微波开关的前后沿时间在10n s 量级，由此可以保证窄脉冲发射时脉冲信号有很好的前沿和后沿。

频率源有接收自检信号、本振信号和发射激励信号。三组电频信号分别由三个锁相环产生。三组锁相环使用同一个晶振产生基准信号，通过调节各自分频比来获得不同的频率信号。使用锁相环技术产生的微波信号频率非常精确，在长期稳定性方面完全能满足信标机的使用要求。

本实用新型具有自检电路，自检电路包括接收自检、发射自检和自检控制电路。

图2是本实用新型中自检电路流程图。当信标机收到操作者进行自检的要求时，自检控制电路产生一个自检脉冲信号11，用于调制频率源产生的接收自检信号，模拟正常工作时接收到的微波脉冲信号。调制后的接收自检信号从定向耦合器进入接收机进行自检处理12。若接收自检处理得到不是预期的结果13，则自检不通过14，输出相应的接收自检错误信号，如果自检结果正确，则接收自检通过，就继续下一步。

接收自检成功会触发发射机工作，发射微波脉冲信号15。在发射机输出端设有发射自检电路，对发射信号进行检波比较16，发射功率超过设定值17，则判断发射机工作正常19，否则发射机工作不正常18，输出相应的发射自检错误信号。

图3是本实用新型中虚拟标定地点处理方法流程图。当雷达信标机通过天线接收到特定频率的询问信号后，通过环形器将询问信号送入接收机；接收机将询问信号放大后，与信号源产生的本振信号进行混频，下变频产生中频信号；中频接收机对上述述中频信号进行滤波和采样，生成电平信号21，送入处理机5。

处理机5对电平信号21进行识别和处理，然后生成编码脉冲信号25进行输出27。编码脉冲信号一方面是由处理机通过GPS精准定位系统22得到雷达信标机的精确位置信息；另一方面是通过设定的虚拟标定地点与实际地点偏移的方向、距离等参数信息26；处理机将两者相叠加后，生成虚拟标定地点的坐标位置23；通过精确的延时、调制等处理24，将雷达信标机标定的地点虚拟到背景干净的区域，使得所需要的目标更加容易被找到。

由于延时时间在雷达的距离量程内可以任意设置，所以可以根据具体情况，将雷达信标机标定地点虚拟到背景干净的区域，减少询问机接收到雷达信号中的杂波，降低询问机的干扰强度。

Claims (3)

1.一种基于虚拟目标的有源雷达信标机，其特征在于：该有源雷达信标机包括天线（1）、环行器（2）、接收机（3）、中频接收机（4）、处理机（5）、发射机（6）和电源（7），所述天线（1）在接收到询问信号后，通过环行器（2）进入接收机（3）；接收机（3）将询问信号放大后，与本振信号在接收前端内混频，产生中频信号并送入中频接收机（4）；中频接收机（4）通过对中频信号进行滤波和采样，产生电平信号，送往处理机（5）；处理机（5）对电平信号进行处理和识别，然后使用GPS定位技术算出雷达所在位置的坐标和信标机所在位置的坐标，再将延迟时间转换成距离叠加上去，再输出编码脉冲到发射机（6）；发射机（6）根据编码脉冲对发射信号进行调制和高功率放大，形成大功率发射信号，经环行器（2）传输至天线（1）向空间辐射，供询问方接收；接收机（3）、中频接收机（4）、处理机（5）和发射机（6）均与电源（7）连接。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟目标的有源雷达信标机，其特征在于：所述接收机（3）接在收到信号后，经过耦合、限幅、放大、滤波，并与频率源产生的本振信号在混频器中进行混频，下变频生成中频信号。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟目标的有源雷达信标机，其特征在于：所述发射机（6）对所有放大器采用了栅极负压保护措施，上电时功放栅极的负压率先建立并始终保持，功放漏极的正压经一定延迟时间后按需要建立；信号调制采用预调制方式，功放上电时间早于微波开关开通时间，功放下电时间晚于微波开关关闭时间，微波开关的前后沿时间在10n s 量级。