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