CN212207663U - 一种基于RFSoC芯片的转发式目标模拟器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于RFSoC芯片的转发式目标模拟器，涉及雷达技术领域，该转发式目标模拟器包括接收前端电路、下变频电路、本振源、RFSoC芯片、上变频电路以及发射放大电路，采用一块内部集成有AD模块、DA模块、处理模块和存储模块的系统级封装芯片来实现采样、信号处理和存储功能，利用单颗RFSoC芯片替代实现了现有的AD芯片、DA芯片、逻辑处理芯片和数字存储器这四块芯片的功能，降低了转发式目标模拟器的结构复杂度和技术复杂度，有利于提高其生产效率，同时降低了转发式目标器的体积、重量和成本，优化了其性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及雷达技术领域，尤其是一种基于RFSoC芯片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，但如图1所示，该转发式目标模拟器中电路结构较为复杂，芯片以及电路模块较多，导致现有的转发式目标模拟器体积大、整体重量大、使用不方便、成本也较高。
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RFSoC芯片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RFSoC芯片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、下变频电路、本振源、RFSoC芯片、上变频电路以及发射放大电路，RFSoC芯片内部集成有AD模块、DA模块、处理模块和存储模块，处理模块为FPGA或ASIC，存储模块包括DRAM和/或SRAM，处理模块连接存储模块，AD模块的输出端连接处理模块、输入端作为RFSoC芯片的中频信号输入端，DA模块的输入端连接处理模块、输出端作为RFSoC芯片的中频信号输出端；
接收前端电路的输出端连接下变频电路的输入端，下变频电路的输出端连接RFSoC芯片的中频信号输入端，RFSoC芯片的中频信号输出端连接上变频电路的输入端，上变频电路的输出端连接发射放大电路的输入端，本振源分别连接下变频电路和上变频电路提供本振信号。
其进一步的技术方案为，RFSoC芯片的采样率超过1GSPS。
其进一步的技术方案为，RFSoC芯片的存储容量超过2GB。
其进一步的技术方案为，RFSoC芯片采用Zynq UltraScale+ RFSoC系列芯片。
其进一步的技术方案为，RFSoC芯片采用型号为XCZU27DR-2FFVE1156的RFSoC芯片。
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；下变频电路和上变频电路采用MM1-0222HS芯片实现；本振源采用LMX2595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RFSoC芯片的转发式目标模拟器，采用一块内部集成有AD模块、DA模块、处理模块和存储模块的系统级封装芯片来实现采样、信号处理和存储功能，利用单颗芯片替代实现了原有四块芯片的功能，降低了转发式目标模拟器的结构复杂度和技术复杂度，有利于提高其生产效率，同时降低了转发式目标器的体积、重量和成本，优化了其性能。
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RFSoC芯片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、下变频电路、本振源、RFSoC芯片、上变频电路以及发射放大电路。其中，RFSoC芯片是一款内部集成有AD模块、DA模块、处理模块和存储模块的系统级封装（SiP）芯片，其中，处理模块为FPGA或ASIC，存储模块包括DRAM和/或SRAM，如图2所示其内部电路结构，处理模块连接存储模块。AD模块的输出端连接处理模块、输入端作为该RFSoC芯片的中频信号输入端。DA模块的输入端连接处理模块、输出端作为该RFSoC芯片的中频信号输出端。
接收前端电路的输入端用于接收雷达发射信号、输出端连接下变频电路的输入端，下变频电路的输出端连接RFSoC芯片的中频信号输入端，RFSoC芯片的中频信号输出端连接上变频电路的输入端，上变频电路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，本振源分别连接下变频电路和上变频电路提供本振信号。
本申请中的RFSoC芯片的采样率超过1GSPS，也即内部AD模块和DA模块的采样率都超过1GSPS。另外，该RFSoC芯片的存储容量超过2GB，也即内部存储模块的容量超过2GB。在实现时，本申请中的RFSoC芯片可以采用Xilinx公司Zynq UltraScale+ RFSoC系列芯片实现，比如采用型号为XCZU27DR-2FFVE1156的芯片实现，也可以采用现有市售的具有如上内部结构的型号实现，本申请对此不做限定。
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。下变频电路和上变频电路采用MM1-0222HS芯片实现；本振源采用LMX2595芯片实现。
本申请采用一块系统级封装的RFSoC芯片来实现AD采样、DA采样、信号处理和存储功能，在实现同等功能的基础上，相比于使用四块独立芯片（AD芯片、逻辑处理芯片、数字存储器和DA芯片）来说，降低了转发式目标模拟器的结构复杂度和技术难度，可以提高生产加工效率，且可以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20%、重量减轻约30%、成本降低约30%。
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 (6)
1.一种基于RFSoC芯片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、下变频电路、本振源、RFSoC芯片、上变频电路以及发射放大电路，所述RFSoC芯片内部集成有AD模块、DA模块、处理模块和存储模块，所述处理模块为FPGA或ASIC，所述存储模块包括DRAM和/或SRAM，所述处理模块连接所述存储模块，所述AD模块的输出端连接所述处理模块、输入端作为所述RFSoC芯片的中频信号输入端，所述DA模块的输入端连接所述处理模块、输出端作为所述RFSoC芯片的中频信号输出端；
所述接收前端电路的输出端连接所述下变频电路的输入端，所述下变频电路的输出端连接所述RFSoC芯片的中频信号输入端，所述RFSoC芯片的中频信号输出端连接所述上变频电路的输入端，所述上变频电路的输出端连接所述发射放大电路的输入端，所述本振源分别连接所述下变频电路和所述上变频电路提供本振信号。
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RFSoC芯片的采样率超过1GSPS。
3.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RFSoC芯片的存储容量超过2GB。
4.根据权利要求1-3任一所述的转发式目标模拟器，其特征在于，所述RFSoC芯片采用Zynq UltraScale+ RFSoC系列芯片。
5.根据权利要求4所述的转发式目标模拟器，其特征在于，所述RFSoC芯片采用型号为XCZU27DR-2FFVE1156的RFSoC芯片。
6.根据权利要求1-3任一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；所述下变频电路和所述上变频电路采用MM1-0222HS芯片实现；所述本振源采用LMX2595芯片实现。
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