CN217932045U - 无人机雷达辐射源模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无人机雷达辐射源模拟器，包括：主控系统；与主控系统连接的无人机控制台，无人机控制台用于提供雷达目标模拟的模拟参数输入接口；选通开关；与选通开关连接的多通道目标模拟器，发射雷达波探测信号；晶振源模拟器，与主控系统以及多通道目标模拟器连接；回波接收机模拟器，对应于每个雷达探测波形发生电路而设置，用于根据接收的目标回波信号实现目标检测；主控系统、无人机的控制台被设置集成在第一板卡上，选通开关、多通道目标模拟器、晶振源模拟器以及回波接收机模拟器设置在第二板卡上，由第二稳压直流电源供电。通过本实用新型可实现统一测试、统一接口管理，完成模拟测试技术代替真实目标测试。

Description

无人机雷达辐射源模拟器

技术领域

本实用新型涉及雷达目标模拟器技术领域，具体而言涉及一种无人机雷达辐射源模拟器。

背景技术

雷达是通过发射调制的波形信号，被检测目标发射后产生回波信号，通过高速切换的回波接收和检测，实现对远距离目标的探测、定位和识别，其不仅应用于军事领域，同时可在民用领域实现应用。雷达在各个阶段的研制和测试过程，都依赖于对雷达的性能和技术指标的测试，如果全部采用整机测试，尤其是对飞行目标(飞行器等)的探测，会耗费大量的时间和人力物力，从上个世界90年代开始，世界各国都在研制雷达测试仿真系统，通过模拟仿真的方式替代真实对象目标回波的方式，缩短研制周期和减少成本，同时也减少了通过整机测试带来的雷达探测设备工作频率、频段等关键机密参数泄露的风险。

雷达目标仿真的目的在于实现雷达回波的模拟，从而服务于雷达的研制与性能测试，通过模拟产生多体制雷达的静态和动态目标的回波信号，结合目标反射特性回波仿真，实现对目标的探测，从而实现对雷达的性能仿真。

实用新型内容

本实用新型的第一方面提出一种无人机雷达辐射源模拟器，包括：

用于控制无人机航电系统的主控系统，用作雷达辐射源模拟器的上位机；

与所述主控系统连接的无人机控制台，所述无人机控制台用于提供雷达目标模拟的模拟参数输入接口，所述模拟参数包括信号类型、脉冲参数、调制参数以及天线扫描参数；

与所述主控系统电连接的选通开关；

与所述选通开关连接的多通道目标模拟器，所述多通道目标模拟器设置有多个独立控制的雷达探测波形发生电路，每个雷达探测波形发生电路通过其配置的发射天线发射出去；

晶振源模拟器，与所述主控系统以及多通道目标模拟器连接，用于生成每个雷达探测波形发生电路的同步时钟信号，以及通过锁相环模拟电路输入到回波检测模拟器；

回波接收机模拟器，对应于每个雷达探测波形发生电路而设置，用于根据接收的目标回波信号实现目标检测；

其中，所述主控系统、无人机控制台被设置集成在第一板卡上，由第一稳压直流电源独立供电，所述第一板卡还设置有通讯模块以及测试接口，所述通讯模块用于将主控系统和无人机控制台接入网络链路，用以接收测试指令/数据的输入与输出，所述测试接口用于提供无人机控制台以及主控系统与测试上位机的连接接口，用接收测试指令/数据的输入与输出；

所述选通开关、多通道目标模拟器、晶振源模拟器以及回波接收机模拟器设置在第二板卡上，由第二稳压直流电源供电。

作为可选的实施方式，所述雷达探测波形发生电路包括由信号发生器、功率放大器、功分器、多路发射通道、频率综合器、带通滤波器以及发射天线构成，每一路发射通道包括数模转换器以及数控衰减控制器。

作为可选的实施方式，所述信号发生器用于产生模拟波形信号；所述功率放大器与信号发生器连接，用于放大模拟波形信号并输出至功分器；

所述功分器与所述功率放大器的输出端连接，用于对放大后的模拟波形信号进行1:N的功率分配，并输出至每路发射通道；

每一路发射通道的数模转换器与数控衰减控制器连接，数模转换器用于对每路发射通道输入信号进行数模转换，获得中频模拟信号，然后输入数控衰减控制器进行模拟信号衰减控制；

多路发射通道的输出至频率综合器，通过频率综合器合成一路中频信号输出至带通滤波器，经由带通滤波器滤除干扰频率，输出最终的模拟中频信号至发射天线，由所述发射天线发射出去。

作为可选的实施方式，所述晶振源模拟器包括标准VCO晶振器以及锁相环模拟电路以及倍频器，所述标准VCO晶振器用于产生第一时钟频率信号，输入至锁相环模拟电路以及多路倍频器；

所述锁相环模拟电路与所述回波检测模拟器连接；

每一路倍频器分别对第一时钟频率信号进行倍频处理，并输出至每一路所述发射通道的数模转换器，作为数模转换的采样时钟频率。

作为可选的实施方式，所述回波接收机模拟器包括依次连接的接收天线、回波信号放大器、检波器以及低通滤波器；

所述接收天线，用于接收目标回波信号；

所述回波信号放大器，用于放大回波信号，并作为检波器的第一输入；所述检波器与所述主控系统连接，根据无人机控制台输入的模拟参数中的基准调制信号作为第二输入，输出解调信号至低通滤波器，经由低通滤波器滤除倍频项后输出。

由以上技术方案可见，本实用新型的无人机雷达辐射源模拟器的显著的有益效果在于：

本实用新型提出的无人机雷达辐射源模拟器，通过无人机控制台来输入雷达目标模拟参数，作为上位机使用，控制每一路通道的目标模拟器，生成雷达模拟发射信号，而在接收通道中通过检波器根据输入的模拟参数进行调幅信号的解调，输出解调信号，实现对雷达目标检测。整个雷达辐射源模拟器仿真系统可基于控制台、测试接口实现本地模拟测试，以及经由通讯模块来实现远程设置模拟测试参数，实现统一测试、统一接口管理，实现稳定、可靠的模拟测试，实现模拟测试技术代替真实目标测试。

同时，本实用新型的无人机雷达辐射源模拟器采用双板卡的物理硬件设计，第一板卡搭载无人机主控、控制台和航电系统，作为上位机模块，可采用固定式设计，而在第二板卡设计多通道的目标模拟器、晶振源模拟器和回波接收机模拟器，采用可插拔的设计，可实现对不同设计参数的雷达的探测模拟，仅替换第二板卡或者第二板卡上的电路模块即可，不需要修改或者插拔第一板卡的电路模块设计，修改输入测试的模式和测试参数即可，由此可提高模拟器测试系统的可靠性和结构稳定性，接口统一，操作简便。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是雷达探测的原理示意图。

图2是本实用新型示例性实施例的无人机雷达辐射源模拟器的示意图。

图3是本实用新型示例性实施例的无人机雷达辐射源模拟器的雷达探测波形发生电路的示意图。

图4是本实用新型示例性实施例的无人机雷达辐射源模拟器的晶振源模拟器的示意图。

图5是本实用新型示例性实施例的无人机雷达辐射源模拟器的回波接收机模拟器的示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图2至5所示的实施例的无人机雷达辐射源模拟器，包括第一板卡100和第二板卡200。第一板卡100和第二板卡200可分别采用带插槽的板卡设计，用于多个功能电路、开关或者电路模块的插接和调整。

结合图2所示，第一板卡100上采用可插拔的方式设置有无人机的主控系统101、无人机控制台102、无人机航电系统104、通讯模块105、测试接口106以及第一稳压直流电源模块110。其中的无人机控制台102、无人机航电系统104、通讯模块105以及测试接口106均与主控系统101电连接，并由该主控系统101控制运行。

主控系统101，可采用基于ARM的嵌入式系统实现，包括中央处理器、内部缓存以及多个I/O接口，可实现对无人机的操作控制。

无人机航电系统104，用于实现对无人机的飞航控制，可采用商用的飞航模块实现，实现对无人机的运行控制。

与主控系统101连接的无人机控制台102，用于提供无人机的操作控制指令输入接口以及提供雷达目标模拟的模拟参数输入接口。

作为可选的实施例，无人机控制台102包括键盘组件以及显示屏组件，用于供测试人员输入测试指令、测试参数并在显示屏组件进行反馈显示。

在另外的实施例中，无人机控制台102可基于触控式显示屏实现。

前述的通讯模块105，可采用Wifi网络收发模块或者蜂窝网络的物联卡模块，用于将主控系统和无人机控制台接入网络链路，从而可以通过远程操作的方式，接收测试指令/数据的输入与输出。

测试接口106，可采用232接口或者485接口，用于提供无人机控制台以及主控系统与测试上位机(例如测试PC机)的连接接口，用接收测试指令/数据的输入与输出。

应当理解，前述的模拟参数包括信号类型、脉冲参数、调制参数以及天线扫描参数。

结合图2所示的示例的实施例中，第一稳压直流电源模块110用于为第一板卡上的各个电路、器件提供各自需要的工作电源。作为示例的，第一稳压直流电源模块110可采用商用的稳压电源，提供从1.5VDC，1.8VDC、3.3VDC、5VDC等多个电压等级的工作电压。

第一稳压直流电源模块110可采用固定的方式设置在第一板卡上。

结合图2所示的实施例中，第二板卡200上集成地设置有选通开关201、多通道目标模拟器210、回波模拟器220、晶振源模拟器230以及第二稳压直流电源模块240。

选通开关201可采用拨码开关或者多选一选通开关电路实现。以拨码开关为例，每一路拨码开关的第一个引脚连接至主控系统，第二个引脚连接至一路目标模拟器211，当拨码开关拨至导通一侧时，两个引脚接通，选通一路目标模拟器211。由此来选通一路目标模拟器进行雷达目标探测模拟。

如图2所示，每一个拨码开关均分别与对应一路通道的目标模拟器211连接。图示中，以四个通道的目标模拟器211为例进行说明。

结合图2、3所示，多通道目标模拟器210包括多路目标模拟器211。每一个目标模拟器211均设置有一路独立控制的雷达探测波形发生电路，如图3所示，每个雷达探测波形发生电路通过其配置的发射天线发射雷达波信号。

如图2所示，晶振源模拟器230，与主控系统101以及多通道目标模拟器210连接，用于生成每个雷达探测波形发生电路的同步时钟信号，以及通过锁相环模拟电路输入到回波模拟器220。回波模拟器220设置有多路回波检测模拟器211。每个回波接收机模拟器211，对应于每个雷达探测波形发生电路而设置，用于根据接收的目标回波信号实现目标检测。

结合图2所示，选通开关201、多通道目标模拟器210、晶振源模拟器230以及回波接收机模拟器221均设置在第二板卡上，由第二稳压直流电源240供电。

应当理解，在优选的实施例中，第二稳压直流电源240固定在第二板卡200上，其可采用商用稳压电源，为第二板卡上集成的各个电路模块、器件提供1.5VDC，1.8VDC、3.3VDC、5VDC等多个电压等级的工作电压。

其中，选通开关201、多通道目标模拟器210、晶振源模拟器230以及回波接收机模拟器221优选采用可插拔的方式安装在第二板卡的槽位内。

结合图3所示，每一个雷达探测波形发生电路采用相同的电路设计，包括由信号发生器、功率放大器、功分器、多路发射通道、频率综合器、带通滤波器以及发射天线构成，每一路发射通道包括数模转换器以及数控衰减控制器。

信号发生器可采用现有商用的脉冲调制的正弦波发生器、锯齿波发生器、方波发生器、三角波发生器中的一种，用于产生模拟波形信号。

功率放大器与信号发生器连接，用于放大模拟波形信号并输出至功分器。

功分器，以1:4功率分配器为例，与功率放大器的输出端连接，用于对放大后的模拟波形信号进行1:N的功率分配，并输出至每路发射通道。

结合图3所示，每一路发射通道的数模转换器与数控衰减控制器连接，数模转换器用于对每路发射通道输入信号进行数模转换，获得中频模拟信号，然后输入数控衰减控制器进行模拟信号衰减控制。

在本实用新型的实施例中，数模转换器采用TI或者ATI公司的DAC模块，提供高精度稳定的数模转换输出，获得高质量的中频信号。本实用新型采用ATI公司的9379型DAC模块。

数控衰减控制器，旨在控制输出的中频信号的衰减，优选采用TI、ATI或者国产盛铂科技公司的数控式衰减器。本实用新型采用盛铂科技生产的50MHz～6GHz数控衰减器。

多路发射通道的输出段与频率综合器连接，将输出信号送至频率综合器，通过频率综合器合成一路中频信号输出至带通滤波器，经由带通滤波器滤除干扰频率，输出最终的模拟中频信号至发射天线，由发射天线发射出去。

其中，频率综合器优选采用誉葆科技、盛铂科技、AnaPico等公司多波段频综模块。在本实用新型的实施例中，采用0.2至20GHz的宽带低相噪频率综合器。

前述的带通滤波器，可根据实际需要选型，以滤除不需要的信号频率。

结合图4所示实施例的晶振源模拟器，其包括标准VCO晶振器以及锁相环模拟电路以及倍频器，标准VCO晶振器用于产生第一时钟频率信号，输入至锁相环模拟电路以及多路倍频器。

锁相环模拟电路与回波检测模拟器连接。

每一路倍频器分别对第一时钟频率信号进行倍频处理，并输出至每一路发射通道的数模转换器，作为数模转换的采样时钟频率。

本实用新型的实施例中，锁相环模拟电路可采用商用PLL电路，本实用新型的实施例从采用亚德诺半导体的多频段集成PLL模块ADF4356，提供宽频段低抖动的时钟信号与频率锁定。

标准VCO晶振器与锁相环模拟电路(PLL)可采用集成式设计，标准VCO晶振器采用能够产生6650MHz至7650MHz的时钟同步信号。

倍频器优选采用ADF4350倍频器，实现对第一时钟频率信号的倍频处理，倍频至1.4-1.8Ghz。

结合图5所示的实施例中，回波接收机模拟器包括依次连接的接收天线、回波信号放大器、检波器以及低通滤波器。

接收天线，用于接收目标回波信号。

回波信号放大器，用于放大回波信号，并作为检波器的第一输入；检波器与主控系统连接，根据无人机控制台输入的模拟参数中的基准调制信号作为第二输入，输出解调信号至低通滤波器，经由低通滤波器滤除倍频项后输出。

应当理解，回波信号放大器可采用商用的放大器件即可，例如卓胜微、唯捷创芯、飞骧科技、国博电子生产的国产功放器。本实用新型采用的功放器为华光的HG114FH系统功放器。

在本实用新型的实施例中，发射天线和接收天线采用相同的设计，均采用阵列天线。为便于说明，本实用新型的实施例中，对发射天线和接收天线进行分别设计和区分，在设计和制作时，优选将发射天线和接收天线进行集成式设计，并通过以高速切换开关实现发射和接收的高速切换，实现对发射方向的电磁波RF信号发射和对探测方向的电磁波RF信号接收。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，包括：

用于控制无人机航电系统的主控系统；

与所述主控系统连接的无人机控制台，所述无人机控制台用于提供雷达目标模拟的模拟参数输入接口，所述模拟参数包括信号类型、脉冲参数、调制参数以及天线扫描参数；

与所述主控系统电连接的选通开关；

与所述选通开关连接的多通道目标模拟器，所述多通道目标模拟器设置有多个独立控制的雷达探测波形发生电路，每个雷达探测波形发生电路通过其配置的发射天线发射雷达波信号；

晶振源模拟器，与所述主控系统以及多通道目标模拟器连接，用于生成每个雷达探测波形发生电路的同步时钟信号，以及通过锁相环模拟电路输入到回波检测模拟器；

回波接收机模拟器，对应于每个雷达探测波形发生电路而设置，用于根据接收的目标回波信号实现目标检测；

其中，所述主控系统、无人机的控制台被设置集成在第一板卡上，由第一稳压直流电源独立供电，所述第一板卡还设置有通讯模块以及测试接口，所述通讯模块用于将主控系统和无人机控制台接入网络链路，用以接收测试指令/数据的输入与输出，所述测试接口用于提供无人机控制台以及主控系统与测试上位机的连接接口，用接收测试指令/数据的输入与输出；

所述选通开关、多通道目标模拟器、晶振源模拟器以及回波接收机模拟器设置在第二板卡上，由第二稳压直流电源供电。

2.根据权利要求1所述的无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述第一稳压直流电源固定在第一板卡上，所述主控系统、无人机控制台采用可插拔的方式安装在第一板卡的槽位内。

3.根据权利要求1所述的无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述第二稳压直流电源固定在第二板卡上，所述选通开关、多通道目标模拟器、晶振源模拟器以及回波接收机模拟器采用可插拔的方式安装在第二板卡的槽位内。

4.根据权利要求1所述的无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述选通开关采用拨码开关或者多选一选通开关电路实现。

5.根据权利要求1所述的无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述雷达探测波形发生电路包括由信号发生器、功率放大器、功分器、多路发射通道、频率综合器、带通滤波器以及发射天线构成，每一路发射通道包括数模转换器以及数控衰减控制器。

6.根据权利要求5所述的无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述信号发生器用于产生模拟波形信号；所述功率放大器与信号发生器连接，用于放大模拟波形信号并输出至功分器；

所述功分器与所述功率放大器的输出端连接，用于对放大后的模拟波形信号进行1:N的功率分配，并输出至每路发射通道；

每一路发射通道的数模转换器与数控衰减控制器连接，数模转换器用于对每路发射通道输入信号进行数模转换，获得中频模拟信号，然后输入数控衰减控制器进行模拟信号衰减控制；

多路发射通道的输出至频率综合器，通过频率综合器合成一路中频信号输出至带通滤波器，经由带通滤波器滤除干扰频率，输出最终的模拟中频信号至发射天线，由所述发射天线发射出去。

7.根据权利要求6所述的无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述信号发生器为脉冲调制的正弦波发生器、锯齿波发生器、方波发生器、三角波发生器中的一种。

8.根据权利要求6所述的无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述功分器为1:4功率分配器。

9.根据权利要求6所述的无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述晶振源模拟器包括标准VCO晶振器以及锁相环模拟电路以及倍频器，所述标准VCO晶振器用于产生第一时钟频率信号，输入至锁相环模拟电路以及多路倍频器；

所述锁相环模拟电路与所述回波检测模拟器连接；

每一路倍频器分别对第一时钟频率信号进行倍频处理，并输出至每一路所述发射通道的数模转换器，作为数模转换的采样时钟频率。

10.根据权利要求6所述的无人机雷达辐射源模拟器，其特征在于，所述回波接收机模拟器包括依次连接的接收天线、回波信号放大器、检波器以及低通滤波器；

所述接收天线，用于接收目标回波信号；

所述回波信号放大器，用于放大回波信号，并作为检波器的第一输入；所述检波器与所述主控系统连接，根据无人机控制台输入的模拟参数中的基准调制信号作为第二输入，输出解调信号至低通滤波器，经由低通滤波器滤除倍频项后输出。

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