CN221174952U - 一种Ku波段雷达信号模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种Ku波段雷达信号模拟器，包括：喇叭天线，射频前端，信号处理单元；射频前端用于喇叭天线与信号处理单元之间的信号变频处理；信号处理单元用于对接收到的下变频信号进行分析，获得脉冲序列的参数并存储；通过与主控单元的通信，获得模拟目标的动态特征，并确定脉冲序列的处理参数；并基于处理参数处理所述脉冲序列，将脉冲序列对应产生的回波模拟信号经由射频前端输出至喇叭天线。本实用新型提供的模拟器能够对Ku波段雷达信号进行采集、处理和转发，可用于某系列雷达的距离标定和外场试验。

Description

一种Ku波段雷达信号模拟器

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，尤其涉及一种Ku波段雷达信号模拟器。

背景技术

Ku波段雷达信号模拟器能够模拟雷达回波信号，配合雷达和武器系统完成通用功能性能验证。在常规方法中，雷达一般跟踪地面固定目标完成相应功能性能的检验。但地面固定目标由于其速度为零、且地面可选择范围、类型有限，导致对于雷达和武器系统功能性能的验证受到较大限制。传统信号模拟器使用的往往是固定频率方式，仅适用于雷达点频工作方式，而目前雷达的常用工作方式是频率捷变，因此传统信号模拟器使用范围受到较大限制。

Ku波段雷达信号模拟器能够适用Ku波段所有脉冲多普勒雷达。Ku波段雷达信号模拟器使用了快速跳频本振控制技术，支持频率捷变能够模拟目标回波，并能够针对用户感兴趣的目标设置目标距离、目标速度等参数，使得调试、试验过程中更加简便、灵活，能够便于雷达和武器系统检验更多的功能性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，如何设计一种模拟器，为雷达的设计、生产、试验、维护等提供便捷的仿真和测试手段，并可用于某系列雷达的距离标定和外场试验。有鉴于此，本实用新型提供一种Ku波段雷达信号模拟器。

本实用新型采用的技术方案是，一种Ku波段雷达信号模拟器，包括：

喇叭天线，包括接收天线以及发射天线；

射频前端，包括信号接收单元以及信号发射单元；其中，在接收信号时，所述信号接收单元用于将所述接收天线接收到的射频信号下变频到与信号处理单元匹配的下变频信号；在发射信号时，所述信号发射单元将信号处理单元上变频到雷达发射频率上由所述发射天线进行发射；

信号处理单元，对接收到的所述下变频信号进行分析，获得脉冲序列的参数并存储；通过与主控单元的通信，获得模拟目标的动态特征，并确定脉冲序列的处理参数；并基于所述处理参数处理所述脉冲序列，并将所述脉冲序列对应产生的回波模拟信号通过所述信号发射单元进行处理并输出至所述发射天线；

主控单元，内置运行操控程序，用于对所述信号处理单元进行控制以及信号交互。

在一个实施方式中，所述脉冲序列的参数，包括载频、脉宽、重复间隔、幅度等。

在一个实施方式中，所述模拟目标的动态特征，包括径向速度、距离。

在一个实施方式中，所述脉冲序列的处理参数，包括多普勒频移、距离时延。

在一个实施方式中，所述信号处理单元进一步包括：

多普勒频移模块，用于获得脉冲序列的参数并存储，基于与所述主控单元的通信过程，对当前雷达信号进行多普勒频率的叠加，以产生带有目标运动径向速度信息的雷达信号；

距离时延模块，用于对产生的雷达回波信号进行延时操作，以确定雷达回波对于发射脉冲的延时。

在一个实施方式中，所述喇叭天线适用于Ku波段雷达。

采用上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：

本实用新型提供的一种Ku波段信号模拟器，该模拟器能够对Ku波段雷达信号进行采集、处理和转发，可用于某系列雷达的距离标定和外场试验。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的Ku波段雷达信号模拟器组成框图；

图2为根据本实用新型实施例的另一个Ku波段雷达信号模拟器的组成框图；

图3为根据本实用新型实施例的信号接收单元原理框图；

图4为根据本实用新型实施例的信号发射单元原理框图；

图5为根据本实用新型实施例的信号处理单元原理框图；

图6为根据本实用新型实施例的主控单元原理框图；

图7为根据本实用新型实施例的Ku波段雷达信号模拟器软件流程图。

附图标记

喇叭天线10，接收天线11，发射天线12；

射频前端20，信号接收单元21，信号发射单元22；

信号处理单元30，多普勒频移模块31，距离时延模块32；

主控单元40。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型进行详细说明如后。

应理解，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

本实用新型第一实施例，一种Ku波段信号模拟器，如图1所示，包括：

喇叭天线10，包括接收天线11以及发射天线12；

射频前端20，包括信号接收单元21以及信号发射单元22；其中，在接收信号时，信号接收单元21用于将接收天线11接收到的射频信号下变频到与信号处理单元30匹配的下变频信号；在发射信号时，信号发射单元22将信号处理单元30上变频到雷达发射频率上由发射天线12进行发射；

信号处理单元30，对接收到的下变频信号进行分析，获得脉冲序列的参数并存储；通过与主控单元40的通信，获得模拟目标的动态特征，并确定脉冲序列的处理参数；并基于处理参数处理所述脉冲序列，并将脉冲序列对应产生的回波模拟信号通过信号发射单元22进行处理并输出至发射天线12；

主控单元40，内置运行操控程序，用于对信号处理单元30进行控制以及信号交互。

本实施例中，脉冲序列的参数，包括载频、脉宽、重复间隔、幅度等。

本实施例中，模拟目标的动态特征，包括径向速度、距离。

本实施例中，脉冲序列的处理参数，包括多普勒频移、距离时延。

本实施例中，信号处理单元30进一步包括：

多普勒频移模块31，用于获得脉冲序列的参数并存储，基于与所述主控单元40的通信过程，对当前雷达信号进行多普勒频率的叠加，以产生带有目标运动径向速度信息的雷达信号；

距离时延模块32，用于对产生的雷达回波信号进行延时操作，以确定雷达回波对于发射脉冲的延时。

本实施例中，喇叭天线10适用于Ku波段雷达。

具体地，Ku波段接收及发射喇叭天线10选用角锥喇叭天线10，由于这类天线的结构相对简单，因此制造成本相对较低。而且角锥喇叭天线10具有低电压驻波比和宽的工作带宽，同时传输方向性集中。

射频前端20在雷达接收时负责将雷达射频信号下变频到适合雷达信号处理及回波信号模拟生成单元频率上；在雷达发射时将回波模拟生成单元和主控单元40处理完成的信号上变频到雷达发射频率上进行发射。

信号处理单元30通过对接收到的下变频信号进行分析，获得脉冲序列的参数(包括载频、脉宽、重复间隔、幅度等)并存储；通过与主控系统的通信，获得模拟目标的动态特征(包括径向速度、距离)，并计算脉冲序列的处理参数(包括多普勒频移、距离时延)。

信号处理单元30具体包括：距离时延模块32及多普勒频移模块31。

其中，当发射出来的信号经过多普勒频移模块31，对所发射的信号进行多普勒频率的叠加，用来产生带有目标运动径向速度信息的雷达信号。距离时延模块32：时延模块对产生的雷达回波信号进行延时操作，来决定雷达回波对于发射脉冲的延时。这个延时决定了模拟目标相对于雷达本身的相对距离。根据延时精度要求可采用计数延时、移位寄存器延时等硬件方式实现延时的控制。

主控单元40，用于Ku波段信号模拟器的控制和通信中心处理，主要功能包括自检功能、功率指示、自动增益控制数据生成、数据存储等，同时预留外部接口，可以与外部PC进行通信，完成辅助功能，如设备状态信息、数据回传等功能。

相较于现有技术，本实施例至少具备以下优点：

1)本实用新型涉及一种Ku波段信号模拟器，该模拟器能够对Ku波段雷达信号进行采集、处理和转发，可用于某系列雷达的距离标定和外场试验。

2)Ku波段雷达信号模拟器工作在Ku频段，适用于所有的Ku波段雷达，能在Ku波段雷达上推广使用。设备遵循国家相关军用标准进行设计，具有通用性，软件具有可移植性；硬件设计遵循模块化设计，具有一定的开发性和互换性。

3)为适应各种恶劣环境，在Ku波段雷达信号模拟器设计时，对影响Ku波段雷达信号模拟器性能的各种因素，如系统结构、电气特性和机械物理结构等，采取相应保证措施。

本实用新型第二实施例，与第一实施例对应，本实施例介绍一种基于第一实施例所提供装置的一个应用实例，具体如下：

参见图2，系统通过接收天线11收到雷达射频信号后，通过射频前端20功分两路，一路送至频率测量单元进行测频，一路送至下变频单元进行下变频，并进入雷达信号处理及回波信号模拟生成单元，获得脉冲序列的参数。主控单元40负责目标的动态特征(包括径向速度、距离)，并计算脉冲序列的处理参数(包括多普勒频移、距离时延，功放调整)，下设至回波信号处理，生成对应的信号波形，经过射频前端20完成发射。

参见图3，射频的信号接收单元21接收通道将来自雷达的信号可变衰减器、带通滤波器以及前置放大器调整后通过射频耦合分成两路,一路给频率测量单元,对雷达的射频信号进行频率测量,并将所测得的频率参数提供给主控单元40，实现雷达捷变跳频监测。射频输入通道的另一路给下变频单元下变频将雷达射频信号下变频到中频单元所对应的工作频率上。

参见图4，射频单元的信号发射单元22将回波模拟信号单元输出的信号上变频到对应的雷达射频频率，然后通过滤波和可控功放，经过天线发送出去。

参见图5，信号处理单元30，通过对接收下变频信号的进行分析，通过瞬时测频获得脉冲序列的参数(包括载频、脉宽、重复间隔、幅度等)并存储；通过与主控单元40的通信，获得模拟目标的动态特征(包括径向速度、距离)，并计算脉冲序列的处理参数(包括多普勒频移、距离时延)。然后将脉冲序列中每一个脉冲的参数和计算出的常量在脉冲产生前进行设置，并将产生的回波模拟信号通过射频前端20的输出通道发送出去。

参见图6，主控单元40运行操控程序，负责Ku波段雷达信号模拟器的控制、通信中心处理，主要功能包括自检功能、功率指示、自动增益控制数据生成、数据存储等，同时预留外部接口，可以与外部PC进行通信，完成辅助功能，如设备状态信息、数据回传等功能。

参见图7，操控程序是Ku波段雷达信号模拟器的控制、通信的中心处理软件，该程序运行于模拟器中心处理器上。作为整个系统的控制中枢，操控软件来实现系统与外界和内部的通讯,以及完成对各分系统的控制。该程序除了直接在本机上运行外，还可以通过上位机加载，可根据不同使用环境调整试验参数增加新的功能参数，便于后续二次开发。

通过具体实施方式的说明，应当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

Claims (6)

1.一种Ku波段雷达信号模拟器，其特征在于，包括：

喇叭天线，包括接收天线以及发射天线；

射频前端，包括信号接收单元以及信号发射单元；其中，在接收信号时，所述信号接收单元用于将所述接收天线接收到的射频信号下变频到与信号处理单元匹配的下变频信号；在发射信号时，所述信号发射单元将信号处理单元上变频到雷达发射频率上由所述发射天线进行发射；

信号处理单元，对接收到的所述下变频信号进行分析，获得脉冲序列的参数并存储；通过与主控单元的通信，获得模拟目标的动态特征，并确定脉冲序列的处理参数；并基于所述处理参数处理所述脉冲序列，并将所述脉冲序列对应产生的回波模拟信号通过所述信号发射单元进行处理并输出至所述发射天线；

主控单元，内置运行操控程序，用于对所述信号处理单元进行控制以及信号交互。

2.根据权利要求1所述的Ku波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述脉冲序列的参数，包括载频、脉宽、重复间隔、幅度。

3.根据权利要求1所述的Ku波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述模拟目标的动态特征，包括径向速度、距离。

4.根据权利要求1所述的Ku波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述脉冲序列的处理参数，包括多普勒频移、距离时延。

5.根据权利要求1所述的Ku波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述信号处理单元进一步包括：

多普勒频移模块，用于获得脉冲序列的参数并存储，基于与所述主控单元的通信过程，对当前雷达信号进行多普勒频率的叠加，以产生带有目标运动径向速度信息的雷达信号；

距离时延模块，用于对产生的雷达回波信号进行延时操作，以确定雷达回波对于发射脉冲的延时。

6.根据权利要求1所述的Ku波段雷达信号模拟器，其特征在于，所述喇叭天线适用于Ku波段雷达。