CN219122397U

CN219122397U - 一种l波段雷达信号模拟器

Info

Publication number: CN219122397U
Application number: CN202222655594.2U
Authority: CN
Inventors: 王月琴; 孟宪猛; 孙吉茹
Original assignee: Anhui Xinhua University
Current assignee: Anhui Xinhua University
Priority date: 2022-10-09
Filing date: 2022-10-09
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2032-10-09

Abstract

一种L波段雷达信号模拟器，包括信号产生模块，频率源模块，混频滤波模块，后置处理模块，综合控制模块和发射天线；所述信号产生模块输出的基带信号与所述频率源模块输出的本振信号分别输入所述混频滤波模块进行混频滤波后，经过所述后置处理模块进行信号限幅和功率放大后，通过所述发射天线辐射输出；所述频率源模块还与信号产生模块连接，向信号产生模块发送时钟信号。本申请的优点在于：该模拟器采用模块化设计，系统设计简单，能够模拟多种形式的L波段雷达回波信号，具有频带步进小、调频转换时间短、相位噪声低、杂散低等特点，主要用于L波段雷达系统的动态目标模拟、外场试验仿真、综合演练和测试等。

Description

一种L波段雷达信号模拟器

技术领域

本实用新型属于雷达的技术领域，尤其涉及一种L波段雷达信号模拟器。

背景技术

随着雷达技术的快速发展，雷达系统设计越来越复杂，其功能越来越多样化，若通过外场或实战演习来测试雷达装备在复杂电磁环境下的工作性能，存在时间长、成本高、灵活性差等问题。雷达信号模拟器有效的解决了这些问题，提供各种类型的调制信号，包括各类调幅、调频、调相，甚至可以同时产生多部不同雷达的信号，从而模拟复杂的电子战环境，为现代雷达系统性能的评估提供了切实可行的办法。

目前，L波段雷达信号模拟器大多采用二次混频方式，存在变频环节多、系统复杂，成本高，频率精度低，相位噪声高，杂波电平高等问题，并且只能模拟一些形式简单的雷达信号。例如，申请号为CN201510056402.8，名称为“一种适合于艇载雷达系统的雷达回波信号模拟器”的发明专利记载了目前设计的已有雷达回波信号模拟器已不足够满足计算精度，也有的未对具体地形的杂波概率分布特性模型进行归类，造成逼真度低的问题；公开号为CN106918805A，发明名称为“一种雷达信号模拟器及模拟雷达信号的方法”的中国专利申请记载了“由于雷达实际面临的目标和杂波环境非常复杂，要完全真是模拟雷达检测的目标和其所处的环境是非常困难的。因为，在雷达研发和测试过程中，需要具有多种模拟功能和高性能的雷达模拟器”；2020年4月出版的《空军预警学院学报》第34卷第2期刊登的《L波段靶场激励子系统的设计》一文记载了，传统的雷达信号模拟器大多针对具体项目，存在输出信号种类单一，且通常都是窄带信号的问题；同时此文献的2.1频率源分机部分记载了该文献采用二次变频方式完成最终的倍频程射频激励信号，相位噪声≤-95dBc/Hz@1kHz，存在相位噪声高的技术问题。

实用新型内容

为解决现有技术雷达信号模拟器系统复杂、频率精度低、相位噪声高，杂波电平高，信号形式简单等问题而提供硬件支撑，为此，本实用新型提出了一种L波段雷达信号模拟器，具体方案如下：

一种L波段雷达信号模拟器，包括信号产生模块，频率源模块，混频滤波模块，后置处理模块，综合控制模块和发射天线；所述信号产生模块输出的基带信号与所述频率源模块输出的本振信号分别输入所述混频滤波模块进行混频滤波后，经过所述后置处理模块进行信号限幅和功率放大后，通过所述发射天线辐射输出；所述频率源模块还与信号产生模块连接，向信号产生模块发送时钟信号。

具体地说，所述信号产生模块包括依次连接的第一数字频率合成器、第一滤波器，所述第一数字频率合成器与综合控制模块中的FPGA连接。

具体地说，所述频率源模块包括晶振、功分器、梳状倍频器、第二数字频率合成器、第一开关滤波器、第二开关滤波器、第一混频器、第三开关滤波器和第一功率放大器，所述晶振的信号通过功分器分别输入到第二数字频率合成器和梳状倍频器，第二数字频率合成器和梳状倍频器分别经过对应的第一开关滤波器和第二开关滤波器后进入第一混频器中，混频后信号经过第三开关滤波器后进入第一功率放大器放大后输出本振信号，所述梳状倍频器还向第二数字频率合成器发送时钟信号。

具体地说，所述第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的型号为AD9916。

具体地说，所述晶振的型号为OXK581D。

具体地说，所述混频滤波模块包括依次设置的第二混频器、第四开关滤波器。

具体地说，所述后置处理模块包括依次连接的稳幅控制单元、第二滤波器、衰减器和第二功率放大器。

具体地说，所述第二功率放大器的型号为MHC589AST89。

具体地说，所述发射天线为1GHz～2GHz频段的双脊喇叭天线。

具体地说，所述综合控制模块包括信息交互的ARM、FPGA，还包括与FPGA对应接口连接的网络接口、上位机、状态采集模块。

本实用新型的有益效果在于：该模拟器采用模块化设计，系统设计简单，能够模拟多种形式的L波段雷达回波信号，具有频带步进小、调频转换时间短、相位噪声低、杂散低等特点，主要用于L波段雷达系统的动态目标模拟、外场试验仿真、综合演练和测试等。

附图说明

图1为本实用新型L波段雷达信号模拟器的系统构成方框图。

图2为本实用新型L波段雷达信号模拟器的信号产生模块结构示意图。

图3为本实用新型L波段雷达信号模拟器的频率源模块结构示意图。

图4为本实用新型L波段雷达信号模拟器的混频滤波模块结构示意图。

图5为本实用新型L波段雷达信号模拟器的后置处理模块结构示意图。

图6为本实用新型L波段雷达信号模拟器的发射天线结构示意图。

图7为本实用新型L波段雷达信号模拟器的控制模块结构示意图。

1、信号产生模块；11、数字频率合成器；12、第一滤波器；2、频率源模块；21、晶振；22、功分器；23、梳状倍频器；24、第二数字频率合成器；25、第一开关滤波器；26、第二开关滤波器；27、第一混频器；28、第三开关滤波器；29、第一功率放大器；3、混频滤波模块；31、第二混频器；32、第四开关滤波器；4、后置处理模块；41、稳幅控制单元；42、第二滤波器；43、衰减器；44、第二功率放大器；5、天线；6、综合控制模块；61、ARM；62、FPGA；63、网络接口；64、状态采集单元。

具体实施方式

如图1所示，一种L波段雷达信号模拟器，包括信号产生模块1，频率源模块2，混频滤波模块3，后置处理模块4，综合控制模块6和发射天线5；所述信号产生模块1输出的基带信号与所述频率源模块2输出的本振信号分别输入所述混频滤波模块3进行混频滤波后，经过所述后置处理模块4进行信号限幅和功率放大后，通过所述发射天线5辐射输出。所述频率源模块2还与信号产生模块1连接，向信号产生模块1发送时钟信号。

如图2所示，所述信号产生模块1包括依次连接的数字频率合成器11、第一滤波器12，所述第一数字频率合成器11与综合控制模块6中的FPGA62连接。具体的说，所述第一数字频率合成器11型号为AD9916，工作时钟为960MHz，所述FPGA62控制第一数字频率合成器11运用其Profile功能产生调频、调相信号，通过配置其寄存器控制产生线性调频信号，通过设置RAM产生相位编码信号，输出中心频率为290MHz的中频信号；合成后的信号经过所述第一滤波器12后输出中频信号。信号产生模块1可模拟单部或多部不同体制雷达辐射信号，可配置辐射信号的频率、脉宽、重频、幅度、调制等参数，具备多部雷达信号混合分时输出功能。

如图3所示，所述频率源模块2包括晶振21、功分器22、梳状倍频器23、第二数字频率合成器2411、第一开关滤波器25、第二开关滤波器26、第一混频器27、第三开关滤波器28和第一功率放大器29，所述晶振21的信号通过功分器22分别输入到第二数字频率合成器2411和梳状倍频器23，第二数字频率合成器2411和梳状倍频器23分别经过对应的第一开关滤波器25和第二开关滤波器26后进入第一混频器27中，混频后信号经过第三开关滤波器28后进入第一功率放大器29放大后输出本振信号，所述梳状倍频器23还向第二数字频率合成器2411发送时钟信号。具体地说，经过梳状倍频器23和第一开关滤波器25输出1760MHz、1840MHz和1920MHz的L频标信号，梳状倍频器23还向第二数字频率合成器2411提供的960MHz的时钟信号，经过第二数字频率合成器2411和第二开关滤波器26输出200MHz～275MHz的P频标信号。所述本振信号频率范围为1490MHz～1690MHz。具体地说，所述晶振21选用低相噪晶体振荡器OXK581D，具有超低相位噪声，可低至-165dBc@1KHz。第二数字频率合成器2411选用AD9916，工作时钟为960MHz，输出频率高达400MHz，支持48bit的频率字，具有高精度、低相位噪声，对于输出250MHz的信号相位噪声可低至-133dBc@1KHz。考虑其它电路的附加噪声，频率源模块2输出的本振信号相位噪声小于-125dBc@1KHz，具有超低相位噪声。

如图4所示，所述混频滤波模块3包括依次设置的第二混频器31、第四开关滤波器32。频率源模块2输出1490MHz～1690MHz的本振信号与信号产生模块1输出的290MHz的中频信号经过第二混频器31、第四开关滤波器32输出1200MHz～1400MHz的L波段射频信号。

如图5所示，所述后置处理模块4包括依次连接的稳幅控制单元41、第二滤波器42、衰减器43和第二功率放大器44，所述稳幅控制单元41首先对输入的射频信号进行稳幅控制，然后经所述第二滤波器42滤波，所述衰减器43包括电调衰减器43和数控衰减器43，用于对输出信号进行幅度调整，输出1.2GHz～1.4GHz的射频信号，最后经过第二功率放大器44进行输出射频信号的功率放大。具体地说，所述第二功率放大器44选用HITTITE公司的MHC589AST89，工作频段在500MHz～4GHz，增益为21dB，具有宽频带、高增益等优点，将射频输出信号放大至6W，并经天线5模块辐射输出。

如图6所示，所述发射天线5为1GHz～2GHz频段的双脊喇叭天线5，使得经过雷达信号模拟器后置处理的射频信号实现雷达模拟信号的空间辐射。双脊喇叭天线5是一种成熟的天线5技术，具有体积小、宽频带、增益高和口径效率高等特点，易于实现射频信号的远距离传输。

如图7所示，所述综合控制模块6包括信息交互连接的ARM61、FPGA62，还包括与FPGA62对应接口连接的网络接口63、状态采集单元64。综合控制模块6以嵌入式ARM61为核心，ARM61根据模拟器参数设置实时计算多部雷达模拟信号的参数，以及每部雷达的输出幅度等信息。信号产生模块1根据ARM61计算结果配置调制DDS输出调频、调相、相位编码等中频信号；频率源模块2根据ARM61计算结果控制频率源的输出频率，更新频率源的输出频率字，选择相应的滤波器组开关；后置处理控制模块根据模拟雷达当前功率对数控衰减器43和电调衰减器43进行分配，对射频信号的输出幅度电平进行修正，实现射频信号输出幅度的精确控制。所述ARM61上设置有控制显示软件，通过人机交互界面，设置雷达体制、频率、脉宽、重频、调制类型、幅度和天线5扫描等参数和发送控制命令，也可以通过网络接口63接收来自外部的控制指令。综合控制模块6还通过状态采集单元64对内部多路温度传感器进行温度值采集，同时对信号模拟器的工作状态进行监测，出现故障时通过面板指示灯进行显示,状态采集单元64的数据传输到FPGA62中。综合控制模块6可通过显控界面上设置各项参数和发送控制命令，也可以通过网络接口63接收来自外部控制的指令。

本实用新型实现了一种L波段雷达信号模拟器，可以实现多种体制的雷达模拟信号，并且具有较远的辐射距离。具体为：1、本实用新型的雷达信号模拟器可以模拟雷达的多种信号形式；2、本实用新型的雷达信号模拟器能够提供比现有技术更低的相位噪声；3、本实用新型提供的雷达信号模拟器具有频带步进小、调频转换时间短。4、本实用新型提供的雷达信号模拟器可以实现雷达模拟信号的空间辐射。

需要注意的是：本实用新型所要保护的是模拟器的硬件，并不保护软件部分，是为软件部分提供硬件支撑。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，包括信号产生模块，频率源模块，混频滤波模块，后置处理模块，综合控制模块和发射天线；所述信号产生模块输出的基带信号与所述频率源模块输出的本振信号分别输入所述混频滤波模块进行混频滤波后，经过所述后置处理模块进行信号限幅和功率放大后，通过所述发射天线辐射输出；所述频率源模块还与信号产生模块连接，向信号产生模块发送时钟信号。

2.根据权利要求1所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述信号产生模块包括依次连接的第一数字频率合成器、第一滤波器，所述第一数字频率合成器与综合控制模块中的FPGA连接。

3.根据权利要求2所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述频率源模块包括晶振、功分器、梳状倍频器、第二数字频率合成器、第一开关滤波器、第二开关滤波器、第一混频器、第三开关滤波器和第一功率放大器，所述晶振的信号通过功分器分别输入到第二数字频率合成器和梳状倍频器，第二数字频率合成器和梳状倍频器分别经过对应的第一开关滤波器和第二开关滤波器后进入第一混频器中，混频后信号经过第三开关滤波器后进入第一功率放大器放大后输出本振信号，所述梳状倍频器还向第二数字频率合成器发送时钟信号。

4.根据权利要求3所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的型号为AD9916。

5.根据权利要求3所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述晶振的型号为OXK581D。

6.根据权利要求1所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述混频滤波模块包括依次设置的第二混频器、第四开关滤波器。

7.根据权利要求1所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述后置处理模块包括依次连接的稳幅控制单元、第二滤波器、衰减器和第二功率放大器。

8.根据权利要求7所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述第二功率放大器的型号为MHC589AST89。

9.根据权利要求1所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，根据权利要求1所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述发射天线为1GHz～2GHz频段的双脊喇叭天线。

10.根据权利要求1所述的一种L波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述综合控制模块包括信息交互的ARM、FPGA，还包括与FPGA对应接口连接的网络接口、上位机、状态采集模块。