CN212008913U - 一种基于射频直采技术的转发式目标模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于射频直采技术的转发式目标模拟器，涉及雷达技术领域，该转发式目标模拟包括接收前端电路、AD直采模块、逻辑处理芯片、数字存储器、DA芯片、谐波滤波器和发射放大电路，AD直采模块和DA芯片的采样率均大于转发式目标模拟器对应的频率范围，接收前端电路直接连接AD直采模块，DA芯片通过谐波滤波器所述发射放大电路；该转发式目标模拟基于射频直采技术设计，对X波段雷达进行射频直采而不需要对射频信号进行上下变频，彻底去除了X波段射频模块，因此大幅度减少了整个转发式目标模拟器的体积、重量和成本，同时减少了信号回路的最小延迟，使得X波段目标模拟器的最小延迟可大幅度降低，优化了目标模拟器的性能。

Description

一种基于射频直采技术的转发式目标模拟器

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，尤其是一种基于射频直采技术的转发式目标模拟器。

背景技术

雷达在研制、生产、维保等过程中，需要进行内外场测试。由于雷达通常的探测距离非常远，因此通过构造目标体实物来进行测试往往是不可行的。目标模拟器的使用使得雷达可以不必构造目标体实物就可以完成对雷达测试，这对雷达的测试意义重大：在雷达研制过程中，雷达设计师需要使用目标模拟器营造响应的目标回波，检验雷达是否能够达到预期的设计要求。在雷达生产过程中，雷达制造工厂需要使用目标模拟器对每个雷达进行检验，确保其出厂是合格的。在雷达维保过程中，雷达修理师们需要用目标模拟器来辅助他们进行雷达故障的定位。

目标模拟器常有如下几种可行的实现方案：光纤延迟目标模拟器、主动式目标模拟器和数字射频存储转发式目标模拟等，其中：

光纤延迟目标模拟器的原理是，将雷达的发射信号经过一段光纤延迟，然后送回雷达，这样就构成了对雷达路径的距离模拟。但是光纤延迟目标模拟器不能叠加复杂目标特性，对不同距离的模拟控制比较复杂。并且，光纤延迟目标模拟器体积大、重量重，目前已被基本淘汰。

主动式目标模拟器是通过锁相环、DDS等信号生成器件，直接模拟雷达回波信号送入雷达中。这类模拟器技术简单、成本低。但是其最大的问题是只能对雷达的接收支路进行检测，却无法对雷达的发射支路进行测试。并且，主动式目标模拟器需要预先了解雷达的波形信息，对于相参雷达，还需要接入雷达的参考时钟信号。与雷达交联过多，也是其使用不方便的缺点体现。目前，主动式目标模拟器使用范围比较小。

目前使用较为广泛的是数字射频存储转发式目标模拟器，其通用电路图请参考图1，通过接收前端电路接收雷达发射信号，并通过X波段下变频电路对将该发射信号进行频率变换转换为中频信号，逻辑处理芯片通过AD芯片对中频信号进行采样后存入数字存储器中，通过设定好的间隔时间，再将信号从数字存储器中读取出来，然后通过DA芯片转换为中频信号，再经过X波段上变频电路进行频率变换，最后通过发射放大电路输出目标回波信号给雷达。这种模拟器不需要和雷达有任何交联，并且测试过程和雷达实际工作过程十分类似，对雷达测试更加全面可靠。但由于需要对射频信号进行信号的频率变换，因此必须使用X波段射频模块，包括X波段下变频电路、X波段上变频电路以及为这两个电路提供本振信号的X波段本振源，这就导致整个目标模拟器的实现技术复杂度、体积、重量和成本都比较大，尤其是对于超宽带雷达(带宽≥4GHz)的目标模拟器来说更是如此。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于射频直采技术的转发式目标模拟器，本实用新型的技术方案如下：

一种基于射频直采技术的转发式目标模拟器，该转发式目标模拟器包括接收前端电路、AD直采模块、逻辑处理芯片、数字存储器、DA芯片、谐波滤波器和发射放大电路，AD直采模块内包括AD芯片，AD直采模块和DA芯片的采样率均大于转发式目标模拟器对应的频率范围；

接收前端电路的输出端连接AD直采模块的输入端，AD直采模块的输出端连接逻辑处理芯片，逻辑处理芯片连接数字存储器，逻辑处理芯片还连接DA芯片的输入端，DA芯片的输出端连接谐波滤波器的输入端，谐波滤波器的输出端连接发射放大电路的输入端。

其进一步的技术方案为，转发式目标模拟器对应的频率范围为8～12GHz，则AD直采模块和DA芯片的采样率均为12GSPS，AD直采模块内包括四个直采通道，每个直采通道分别连接接收前端电路和逻辑处理芯片，每个直采通道分别包括一个采样率为3GSPS的AD芯片。

其进一步的技术方案为，每个直采通道还分别包括采样保持芯片，采样保持芯片的输入端用于连接接收前端电路、输出端连接所在直采通道内的AD芯片的输入端。

其进一步的技术方案为，AD直采模块中的每个AD芯片分别采用型号为AD9208的芯片实现。

其进一步的技术方案为，DA芯片采用型号为AD9173的芯片实现。

其进一步的技术方案为，AD直采模块中的每个采样保持芯片分别采用型号为HMC661的芯片实现。

其进一步的技术方案为，接收前端电路和发射放大电路采用ZX60-183A-S+芯片实现，逻辑处理芯片采用XCKU060芯片实现，数字存储器采用CY7C4121KV13芯片实现。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种基于射频直采技术的转发式目标模拟器，该转发式目标模拟器利用12GSPS射频直采技术，能够对X波段雷达进行射频直采，从而不需要对射频信号进行上下变频，彻底去除了X波段射频模块，因此大幅度减少了整个转发式目标模拟器的体积、重量和成本，同时减少了信号回路的最小延迟，使得X波段目标模拟器的最小延迟可大幅度降低，优化了目标模拟器的性能。

附图说明

图1是现有的转发式目标模拟器的常规电路图。

图2是本申请的转发式目标模拟器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种基于射频直采技术的转发式目标模拟器，请参考图2，该转发式目标模拟器包括接收前端电路、AD直采模块、逻辑处理芯片、数字存储器、DA芯片、谐波滤波器和发射放大电路，接收前端电路的输出端连接AD直采模块的输入端、输入端用于接收雷达发射信号，AD直采模块的输出端连接逻辑处理芯片，逻辑处理芯片连接数字存储器，逻辑处理芯片还连接DA芯片的输入端，DA芯片的输出端连接谐波滤波器的输入端，谐波滤波器的输出端连接发射放大电路的输入端，发射放大电路的输出端用于输出目标回波信号。

其中，AD直采模块内包括AD芯片，AD直采模块和DA芯片的采样率在数值上均大于转发式目标模拟器对应的频率范围。在本申请中，转发式目标模拟器对应的频率范围为8～12GHz，则AD直采模块和DA芯片的采样率均为12GSPS，因此采用的DA芯片为12GSPS的DA芯片，但由于现有市售并没有超过10GSPS的AD芯片，因此本申请的AD直采模块内包括四个直采通道，每个直采通道分别连接接收前端电路和逻辑处理芯片，每个直采通道分别包括一个采样率为3GSPS的AD芯片，AD直采模块可以通过时间交替的AD采样方法，通过四颗3GSPS的AD芯片进行拼接采样，实现12GSPS的采样率。具体时间交替采样的方法是现有常用技术，本申请对此不作赘述。AD芯片和DA芯片均采用现有市售芯片实现，在本申请中，12GSPS的DA芯片采用型号为AD9173的芯片实现，3GSPS的AD芯片采用型号为AD9208的芯片实现。

为了扩展每个AD芯片的输入带宽，特别的，本申请中每个直采通道还分别包括采样保持芯片，采样保持芯片的输入端用于连接接收前端电路、输出端连接所在直采通道内的AD芯片的输入端。采样保持芯片也采用现有市售芯片实现，在本申请中采用型号为HMC661的芯片实现。

其他各个电路模块均为现有转发式目标模拟器中的常规电路结构，可以采用现有市售芯片实现，比如在本申请中，接收前端电路和发射放大电路采用ZX60-183A-S+芯片实现。逻辑处理芯片采用XCKU060芯片实现，数字存储器采用CY7C4121KV13芯片实现。

基于本申请的这一电路结构，本领域技术人员可以理解的是，本申请使用一种12GSPS射频直采技术，能够对X波段雷达进行射频直采，从而不需要对射频信号进行上下变频，彻底去除了X波段射频模块，但仍然可以实现传统目标模拟器的功能：雷达发射信号进入目标模拟器的接收前端电路后，接收前端电路对雷达发射信号进行放大后送入采样保持芯片对射频信号进行采样保持，以扩展AD芯片的输入带宽，然后信号被送入AD芯片进行采样，4个3GSPS的AD芯片进行时间交替采样从而对8～12GHz进行带通采样。采样后的数字信号进入逻辑处理芯片中。与现有目标模拟器相同的，逻辑处理芯片可以对信号进行处理后送入数字存储器，经过一段时间的存储后，信号再从数字存储器中读出，进入逻辑处理芯片，并经过一定的处理后，送入12GSPS的DA芯片，12GSPS的DA芯片会在每个奈奎斯特区域内产生谐波信号，谐波滤波器将对感兴趣的谐波部分进行滤波，比如在本申请中，DA芯片会产生dc～6GHz的信号以及这些信号的谐波，谐波滤波器将其中8～12GHz的部分滤取出来。最终滤波后的信号送入发射放大模块，即转换为目标回波信号。

由于本申请的目标模拟器彻底去除了X波段射频模块，因此相比于传统目标模拟器来说，大幅度减少了整个转发式目标模拟器的体积、重量和成本，目标模拟器的体积可以减少约50％、重量减轻约60％、成本降低约70％。且由于去除了X波段射频模块，因此减少了信号回路的最小延迟，使得X波段目标模拟器的最小延迟可大幅度降低，优化了目标模拟器的性能。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于射频直采技术的转发式目标模拟器，其特征在于，所述转发式目标模拟器包括接收前端电路、AD直采模块、逻辑处理芯片、数字存储器、DA芯片、谐波滤波器和发射放大电路，所述AD直采模块内包括AD芯片，所述AD直采模块和所述DA芯片的采样率均大于所述转发式目标模拟器对应的频率范围；

所述接收前端电路的输出端连接所述AD直采模块的输入端，所述AD直采模块的输出端连接所述逻辑处理芯片，所述逻辑处理芯片连接所述数字存储器，所述逻辑处理芯片还连接所述DA芯片的输入端，所述DA芯片的输出端连接所述谐波滤波器的输入端，所述谐波滤波器的输出端连接所述发射放大电路的输入端。

2.根据权利要求1所述的转发式目标模拟器，其特征在于，所述转发式目标模拟器对应的频率范围为8～12GHz，则所述AD直采模块和所述DA芯片的采样率均为12GSPS，所述AD直采模块内包括四个直采通道，每个所述直采通道分别连接所述接收前端电路和所述逻辑处理芯片，每个所述直采通道分别包括一个采样率为3GSPS的AD芯片。

3.根据权利要求2所述的转发式目标模拟器，其特征在于，每个所述直采通道还分别包括采样保持芯片，所述采样保持芯片的输入端用于连接所述接收前端电路、输出端连接所在直采通道内的AD芯片的输入端。

4.根据权利要求2或3所述的转发式目标模拟器，其特征在于，所述AD直采模块中的每个AD芯片分别采用型号为AD9208的芯片实现。

5.根据权利要求2或3所述的转发式目标模拟器，其特征在于，所述DA芯片采用型号为AD9173的芯片实现。

6.根据权利要求3所述的转发式目标模拟器，其特征在于，所述AD直采模块中的每个采样保持芯片分别采用型号为HMC661的芯片实现。

7.根据权利要求1所述的转发式目标模拟器，其特征在于，所述接收前端电路和所述发射放大电路采用ZX60-183A-S+芯片实现，所述逻辑处理芯片采用XCKU060芯片实现，所述数字存储器采用CY7C4121KV13芯片实现。

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