CN2441147Y - 海洋回波模拟与定标装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种海洋回波模拟与定标装置,包括屏蔽盒,分频器,调制电路和延时电路,这种装置可产生两种模拟回波:①模拟探测目标距离的回波信号,它通过对射频信号延时一个固定时间来得到;②模拟探测目标运动速度的回波信号,它根据多普勒原理使回波谱中包含有相应的多普勒谱的成分。本实用新型采用相干信号,保证了模拟回波信号的稳定与可靠。
Description
本实用新型涉及一种海洋回波模拟与定标装置，属于雷达探测技术领域。
雷达的基本功能是测量目标的距离和速度，为实现这一点，雷达中通常有较复杂的信号处理系统。当一个雷达设计、制作完成后，在实验室里如何对该雷达的基本功能进行检测是一项十分重要的工作。因此产生一个模拟的雷达回波来对雷达系统进行定标，不仅可以节约大量的人力、物力，而且可以大大缩短设计周期。
根据雷达探测原理，目标的距离可用下式表示：
S=1/2C△t (1)式中C为光速，
△t为延时时间。
从上式可知，只要知道探测信号的延时时间△t，就可以计算出目标离探测点的距离。在产生模拟回波时，只需将探测信号延时一定的时间就可模拟出回波的距离信息。
根据多普勒原理，测量目标的速度可用下式表示。V=(f2-f1)/2f1×C=△f/2f1×C (2)
式中f1为探测信号频率
f2为回波信号频率
C为光速
△f为多普勒频移
从上式可知：只要测出频移△f，即可计算出目标的运动速度。要模拟目标的速度信息，模拟回波谱中除了有探测频率的基波成分外，还应有多普勒谱的信息。
本实用新型的目的在于提供一种海洋回波模拟与定标装置，利用这种装置可以产生上述两种模拟回波，以便对高频地波雷达进行定标。
利用高频地波雷达探测海洋状态信息时，由于海流的速度在几厘米到几十厘米数量级，因此多谱勒谱频移很小。比如说雷达用7.5MHz/s的频率工作，探测30cm/s的海流，其多谱勒谱频移也只有15mHz。因此要模拟这种回波不太容易，要求模拟信号有极高的频率稳定度。
本实用新型为了解决上述问题，采用了的技术方案如下：
根据Barrick导出的在深水中且无表面流的情况下的窄波束雷达一阶海面回波的多普勒雷达截面方程而得出的Bragg频率表达式：
给出f0就可以求出fB。
若用fB去调制模拟回波就可使回波谱中具有fB这个谱分量。从而可实现对一阶谱的标定。比如用0.275Hz/s的信号去调制f0=7.286MHz的射频就可以模拟f0=7.286MHz的布拉格频谱。
为了解决宽频带范围内频率漂移问题，6-9MHz和726.4ms信号为系统内的相干信号，10.43-13.43MHz信号虽然不是相干信号，但它作为相邻两级变频电路的本振信号，频率漂移可以抵消。
具体说明如下：
一种海洋回波模拟与定标装置，包括屏蔽盒，分频器，调制电路和延时电路，其特征在于：在屏蔽盒两侧的面板上设有A、B、C、D、N五个插座，其中A、B、C、N为SMA插座，分别为6-9MHz信号输入、726.4ms信号输入；6-9MHz的模拟回波输出，10.43-13.43MHz信号输入；D为DB9插座，提供±12V、+5V电源；6-9MHz输入的信号经插座A输入到第2个调制电路的输入端(图2中的A),726.4ms的信号经插座B输入到分频电路(图2中的B),10.43-13.43MHz信号经插座N输入到延时电路(图3中的N)，在分频电路中第1个除5电路的输出连接到第1个调制电路的H端(图2中的H)，紧接的除10和除5，除2电路的输出连接到开关K的第3,4,5档，作为调制信号，由开关K控制，第1个调制电路的输出连接到第2个调制电路的M端，第2个调制电路的输出连接到延时电路(图3中的G)，信号经延时电路延时384μS后连接到插座C输出。图1中的E为延时电路板，F为分频调制电路板。
海洋回波模拟与定标装置，其特征在于：所述的多档开关K设有五档，分别为空档、+5V档、除10的输出档、除5的输出档和除2的输出档，当开关K放在空档位置时，6-9MHz的射频信号经过延时384μs以后输出模拟57.6km的距离信息，当开关K放在+5v位置时，模拟工作频率为7.286MHz的布拉格频谱，当开关K放在除10的输出位置时，模拟速度为55cm/s的海流，当开关K放在除5的输出位置时，模拟速度为11cm/s的海流。当开关K放在最后一档时，模拟速度为5.5cm/s的海流
由于超声延时线的衰减较大，因此每延时128μs要加一级放大。两级混频采用热载流子二极管平衡混频，要求的输入信号较大。因此10.43-13.43MHz的信号经过一级宽带放大后作为两级混频级的本振信号。本振频率之所以取10.43-13.43MHz是因为超声延时线的中心频率是4.43MHz。
本实用新型所采用的6-9MHz信号和726.4ms的信号出自同一个时钟源，因此是相干信号。10.43-13.43MHz虽不是来源于本系统，但由于采用了两次混频，因此它所带来的误差可以抵消。它的作用有2，①保证在6-9MHz范围内可对任何一个频率信号进行模拟。②保证超声延时线工作在4.43MHz这个最佳频点上。
由于本实用新型利用超声延时线对6-9MHz射频信号延时384μs，模拟出回波的距离信息(相当于从距离为57.6Km处反射的回波)。利用本系统产生的一个低频信号去调制本系统的射频信号，作为模拟回波。由于本系统信号是相干的，因此频率漂移的误差可以抵消。另外，由于采用了相干信号作为输入信号，从而确保了模拟信号的稳定与可靠。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图，
在屏蔽盒两侧的面板上设有A、B、C、D、N五个插座，其中A、B、C、N为SMA插座，分别为6-9MHz信号输入、726.4ms信号输入；6-9MHz的模拟回波输出，10.43-13.43MHz信号输入；D为DB9插座，提供±12V、+5V电源；E为延时电路板，F为分频调制电路板。
图2为分频调制电路，有2个调制电路，第1个调制电路由三极管T3,T4组成，它的作用是形成调制信号，第2个调制电路由三极管T1,T2组成，它的作用是形成没有延时的模拟回波，图中6-9MHz输入的信号经插座A输入，726.4ms的信号经插座B输入到分频电路，在分频电路中第1个除5电路的输出连接到第1个调制电路的H端，作为载波信号，紧接的除10和除5，除2电路的输出连接到开关K的第3,4,5档，作为调制信号，由开关K控制，开关K设有五档，分别为空档、+5V档、除10的输出档、除5的输出档和除2的输出档，当开关K放在空档位置时，图中的T3,T4截止，T1,T2导通,6-9MHz的射频信号经过T2送延时电路，延时384μs以后输出模拟57.6km的距离信息，当开关K放在+5v位置时，模拟工作频率为7.286MHz的布拉格频谱，当开关K放在除10的输出位置时，模拟速度为55cm/s的海流，当开关K放在除5的输出位置时，模拟速度为11cm/s的海流。当开关K放在最后一档时，模拟速度为5.5cm/s的海流。
分频电路由2块74HC390组成。
图3为延时电路，它包括四级场效应管放大，两级运算放大。图中的HSA-3M为变频器，U10负责将6-9MHz的射频信号变换到4.43MHz,U12负责将4.43MHz的信号变换回到6-9MHz。两级变频器的本振信号为同一个10.43-13.43MHz的信号，它可以是普通的信号源输出的信号。
SBP-10(图中的U17,U18)为6-9MHz带通滤波器，它将输出变频的组合产物降低40dB。
两块AD811(图中的U19,U20)组成宽带放大。
延时线采用的彩色电视机中使用的超声延时线，每一节延时时间为64μs。
Claims (4)
1．一种海洋回波模拟与定标装置，包括屏蔽盒，分频器，调制电路和延时电路，其特征在于：在屏蔽盒两侧的面板上设有A、B、C、D、N五个插座，其中A、B、C、N为SMA插座，分别为6-9MHz信号输入、726.4ms信号输入；6-9MHz的模拟回波输出，10.43-13.43MHz信号输入；D为DB9插座，提供±12V、+5V电源；6-9MHz输入的信号经插座A输入到第2个调制电路的A输入端，726.4ms的信号经插座B输入到分频电路B输入端，10.43-13.43MHz信号经插座N输入到延时电路的N输入端，在分频电路中第1个除5电路的输出连接到第1个调制电路的H端，紧接的除10和除5，除2电路的输出连接到开关K的第3,4,5档，作为调制信号，由开关K控制；第1个调制电路的输出连接到第2个调制电路的M端，第2个调制电路的输出连接到延时电路的G输入端，信号经延时电路延时384μS后连接到插座C输出。
2．根据权利要求1所述的海洋回波模拟与定标装置，其特征在于：所述的多档开关K设有五档，分别为空档、+5V档、除10的输出档、除5的输出档和除2的输出档，当开关K放在空档位置时，6-9MHz的射频信号经过延时384μs以后输出模拟57.6km的距离信息，当开关K放在+5v位置时，模拟工作频率为7.286MHz的布拉格频谱，当开关K放在除10的输出位置时，模拟速度为55cm/s的海流，当开关K放在除5的输出位置时，模拟速度为11cm/s的海流。当开关K放在最后一档时，模拟速度为5.5cm/s的海流
3．根据权利要求1所述的海洋回波模拟与定标装置，其特征在于：10.43-13.43MHz的信号经过一级宽带放大后作为两级混频级的本振信号。
4．根据权利要求1所述的海洋回波模拟与定标装置，其特征在于：6-9MHz信号和726.4ms的信号出自同一个时钟源，为相干信号。
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