CN213149226U - 一种雷达回波模拟器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种雷达回波模拟器，包括机箱和设在所述机箱内的双基带信号处理单元、射频单元、AGC单元、主控单元和故障检测单元；所述基带信号处理单元分别与所述射频单元、主控单元和故障检测单元相互连接，所述射频单元连接所述AGC单元和所述故障检测单元，所述故障检测单元与所述主控单元相互连接；所述射频单元用于对接入的激励信号和输出的回波信号进行功率调节；所述基带信号处理单元用于对中频信号进行采集处理，或者根据参数解算的波形控制字对基带信号进行目标延时调制、多普勒调制和功率调制，使其携带目标信息发送到所述射频单元。本实用新型通过硬件设计满足不同功能及不同类型信号雷达回波模拟。
Description
技术领域
本实用新型属于雷达模拟器技术领域，具体涉及一种雷达回波模拟器。
背景技术
雷达技术是伴随着战争发展起来的，在现在以及未来的战争中扮演着越来越重要的角色，并广泛的应用于国防、航天、遥感、通信等诸多领域。雷达信号的模拟主要是对雷达目标和环境回波信号的模拟，以达到真实复现雷达回波信号的目的。
但现有的雷达回波模拟器功能单一，只能模拟实现一种场景下的模拟需求，如进行飞机、导弹、舰船、坦克、汽车等雷达回波模拟，往往需要不同的雷达回波模拟器，增加了试验成本和试验难度。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种雷达回波模拟器，通过硬件设计满足不同功能及不同类型信号雷达回波模拟。
本实用新型提供了如下的技术方案：
一种雷达回波模拟器，包括机箱和设在所述机箱内的双基带信号处理单元、射频单元、AGC单元、主控单元和故障检测单元；所述基带信号处理单元分别与所述射频单元、主控单元和故障检测单元相互连接，所述射频单元连接所述AGC单元和所述故障检测单元，所述故障检测单元与所述主控单元相互连接；所述射频单元用于对接入的激励信号和输出的回波信号进行功率调节；所述主控单元用于选择工作的模式、界面设置参数、导入RCS文件或界面设置RCS曲线，完成人机交互；所述基带信号处理单元用于对中频信号进行采集处理，或者根据参数解算的波形控制字对基带信号进行目标延时调制、多普勒调制和功率调制，使其携带目标信息发送到所述射频单元。
优选的，所述基带信号处理单元包括依次连接的采集变频模块、路径调制模块和变频输出模块，还包括与所述路径调制模块连接的DSP参数解析及维护模块；所述采集变频模块包括依次AD采集模块、数字下变频模块和滤波模块，用于对中频模拟信号进行采集，并进行数字下变频、抽取滤波，获取基带数字信号；所述路径调制模块用于对基带信号进行目标延时调制、多普勒调制和幅度调制；所述变频输出模块用于对微波器件影响的信号变化进行补偿，提高模拟信号质量及精度，并将补偿后的信号进行插值滤波、数字上变频后由DA芯片转换为模拟信号输出；所述DSP参数解析及维护模块用于根据所述主控单元指令进行控制参数交换，并进行波形参数解析和RCS文件解析，生成用于进行路径调制的路径调制控制字和功率控制字。
优选的，所述基带信号处理单元采用DRFM处理模块，所述DRFM处理模块包括相互连接的FPGA和DSP，所述DSP连接有4片DDR3芯片，所述FPGA外连一片NOR Flash 和2片QDR存储器，所述FPGA通过高速串行线与外部设备进行数字高速互联并连接有 DAC和AD芯片。
优选的，所述主控单元采用CPU主机板，用于对模拟器中各个板卡进行管理，并进行参数设置、模式选择，和实现人机交互。
优选的，所述射频单元包括用于接收功率调节的下变频模块、用于发射功率调节的上变频模块和用于进行自动增益控制的频综模块，所述射频单元频率覆盖为0.1-18GHz，且具备通道瞬时带宽覆盖至少为1GHz，中心频率为800MHz。
优选的，所述AGC单元为自动增益控制模块，用于为下变频模块完成自动增益控制。
本实用新型的有益效果是：本模拟器通过硬件设计不仅可以设置点目标进行被试设备性能检测试验，还可以通过外部导入RCS文件及姿态文件、设置RCS曲线等方式，进行逼真目标的模拟，且能够模拟雷达不同频点、不同角度照射下，目标真实的散射特性，并通过天线或者线缆馈入被试设备，满足不同对象测试。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型总体结构示意图；
图2是本实用新型模拟工作原理示意图；
图3是本实用新型采集变频模块结构示意图；
图4是本实用新型路径调制模块结构示意图；
图5是本实用新型变频输出模块结构示意图；
图6是本实用新型基带信号处理单元硬件结构示意图；
图7是本实用新型AGC单元结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种雷达回波模拟器，包括机箱和设在机箱内的双基带信号处理单元、射频单元、AGC单元、主控单元和故障检测单元；基带信号处理单元分别与射频单元、主控单元和故障检测单元相互连接，射频单元连接AGC单元和故障检测单元，故障检测单元与主控单元相互连接；射频单元包括用于接收功率调节的下变频模块、用于发射功率调节的上变频模块和用于进行自动增益控制的频综模块，射频单元频率覆盖为 0.1-18GHz，且具备通道瞬时带宽覆盖至少为1GHz，中心频率为800MHz，实现雷达目标回波信号等不同类型信号模拟。射频单元用于对接入的激励信号和输出的回波信号进行功率调节；主控单元用于选择工作的模式、界面设置参数、导入RCS文件或界面设置RCS 曲线，完成人机交互；基带信号处理单元用于对中频信号进行采集处理，或者根据参数解算的波形控制字对基带信号进行目标延时调制、多普勒调制和功率调制，使其携带目标信息发送到射频单元。
如图2-图5所示，主控单元采用CPU主机板，用于对模拟器中各个板卡进行管理，并进行参数设置、模式选择，和实现人机交互。基带信号处理单元包括依次连接的采集变频模块、路径调制模块和变频输出模块，还包括与路径调制模块连接的DSP参数解析及维护模块；采集变频模块包括依次AD采集模块、数字下变频模块和滤波模块，用于对中频模拟信号进行采集，并进行数字下变频、抽取滤波，获取基带数字信号；路径调制模块用于对基带信号进行目标延时调制、多普勒调制和幅度调制；变频输出模块用于对微波器件影响的信号变化进行补偿，提高模拟信号质量及精度，并将补偿后的信号进行插值滤波、数字上变频后由DA芯片转换为模拟信号输出；DSP参数解析及维护模块用于根据主控单元指令进行控制参数交换，并进行波形参数解析和RCS文件解析，生成用于进行路径调制的路径调制控制字和功率控制字，可以根据用户提供并导入RCS文件进行飞机、导弹、舰船、坦克等目标类型仿真。
如图1-图5所示，一种雷达回波模拟器在使用过程中，对外数据接口包括网络、串口接口等，试验过程中，通过主控界面，进行参数加载及整体控制；雷达的发射信号通过空馈或线馈的方式，接入目标模拟通道射频输入接口；射频单元对激励信号进行功率调整；基带信号处理单元负责对中频信号进行采集、数字下变频处理，获取基带信号；或者根据DSP解算的波形控制字，生成基带信号；然后根据当前工作的模式、界面设置参数、导入RCS文件或界面设置RCS曲线等，对基带信号进行目标延时调制、多普勒调制、功率调制，使其携带目标信息，上变频到中频然后通过中频DA芯片发送给射频单元；最后，由射频单元调制回波信号的功率，进行功率调节后，传输回雷达。进行试验时，系统可以通过界面设置频率值，引导变频频综，实现高精度回波模拟试验。
如图6所示，基带信号处理单元采用DRFM处理模块，数字射频存储器(DRFM)是一种可以存储一定带宽范围内的射频信号，并可对其进行精确复制输出的特殊设备。DRFM 不仅具有大瞬时带宽的工作能力，而且具有不易丢失相位信息、信号保真度好、存储频率精度高等特点，可大大方便产生各种回波、欺骗性干扰信号和压制性干扰信号，能够适应多种雷达信号形式的目标模拟，如点频、跳频、捷变频、线性调频、相位编码、脉冲压缩、脉冲参差等波形，具备自主生成多种雷达形式回波功能，通过控制器产生相应的控制命令，可以完成对DRFM各种工作方式的选择，并用以完成各种不同的应用要求，当DRFM中的存储器与外部(或内部)处理器连接时，还可以通过处理器实现对信号的存储分析，或者用于产生所需要的信号波形。DRFM处理模块包括XCKU115-2FLVF1924I 型号高性能FPGA，一片TI TMS320C6678的高性能DSP，DSP外挂4片共4GB DDR3，FPGA 外挂一片NOR Flash用于程序存储，2片72bitQDRII+存储颗粒用于高速数据缓存，FPGA 还可通过12xGTH高速串行线与外部设备进行数字高速互联，单板模拟部分资源为一片 ADC12DJ3200实现高速采集功能，一片AD9172实现高速播放功能。FPGA为适应不同带宽及场景要求，支持采样率可配置，根据用户实际试验带宽需求及模拟点数需求，进行资源合理规划，配置不同并行处理通道数量，满足用户不同试验需求。
如图7所示，AGC单元为自动增益控制模块，用于为下变频模块完成自动增益控制。AGC单元具备两种工作模式，为AGC(自动增益控制调节)与MGC(手动增益控制调节) 两种模式，两种模式可通过上位机进行配置。AGC模式自动调节下变频增益，将适应输入信号的动态并保持下变频后的信号是最大输出状态，后续的链路均为固有且最大增益状态，以此来保证上变频可输出理论最大信号功率，可通过调整上变频的衰减器，以此在已知信号功率下进行调节。MGC模式为手动调节下变频增益，设定好后下变频增益状态，后续的链路均为固有且最大增益状态，整个系统为固有增益状态，输入与输出信号成线性关系。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种雷达回波模拟器，其特征在于，包括机箱和设在所述机箱内的双基带信号处理单元、射频单元、AGC单元、主控单元和故障检测单元；所述基带信号处理单元分别与所述射频单元、主控单元和故障检测单元相互连接，所述射频单元连接所述AGC单元和所述故障检测单元，所述故障检测单元与所述主控单元相互连接；所述射频单元用于对接入的激励信号和输出的回波信号进行功率调节；所述主控单元用于选择工作的模式、界面设置参数、导入RCS文件或界面设置RCS曲线，完成人机交互；所述基带信号处理单元用于对中频信号进行采集处理，或者根据参数解算的波形控制字对基带信号进行目标延时调制、多普勒调制和功率调制，使其携带目标信息发送到所述射频单元。
2.根据权利要求1所述的一种雷达回波模拟器，其特征在于，所述基带信号处理单元包括依次连接的采集变频模块、路径调制模块和变频输出模块，还包括与所述路径调制模块连接的DSP参数解析及维护模块；所述采集变频模块包括依次AD采集模块、数字下变频模块和滤波模块，用于对中频模拟信号进行采集，并进行数字下变频、抽取滤波，获取基带数字信号；所述路径调制模块用于对基带信号进行目标延时调制、多普勒调制和幅度调制；所述变频输出模块用于对微波器件影响的信号变化进行补偿，提高模拟信号质量及精度，并将补偿后的信号进行插值滤波、数字上变频后由DA芯片转换为模拟信号输出；所述DSP参数解析及维护模块用于根据所述主控单元指令进行控制参数交换，并进行波形参数解析和RCS文件解析，生成用于进行路径调制的路径调制控制字和功率控制字。
3.根据权利要求1所述的一种雷达回波模拟器，其特征在于，所述基带信号处理单元采用DRFM处理模块，所述DRFM处理模块包括相互连接的FPGA和DSP，所述DSP 连接有4片DDR3芯片，所述FPGA外连一片NOR Flash和2片QDR存储器，所述FPGA通过高速串行线与外部设备进行数字高速互联并连接有DAC和AD芯片。
4.根据权利要求1所述的一种雷达回波模拟器，其特征在于，所述主控单元采用CPU主机板，用于对模拟器中各个板卡进行管理，并进行参数设置、模式选择，和实现人机交互。
5.根据权利要求1所述的一种雷达回波模拟器，其特征在于，所述射频单元包括用于接收功率调节的下变频模块、用于发射功率调节的上变频模块和用于进行自动增益控制的频综模块，所述射频单元频率覆盖为0.1-18GHz，且具备通道瞬时带宽覆盖至少为1GHz，中心频率为800MHz。
6.根据权利要求1所述的一种雷达回波模拟器，其特征在于，所述AGC单元为自动增益控制模块，用于为下变频模块完成自动增益控制。
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