一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置和方法制造方法及图纸

一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置及方法，包括下变频单元、中频放大单元、延时单元，下变频单元由毫米波下变频器模块组成，将接收毫米波雷达信号转化为中频信号，便于后级处理；中频放大单元由PXI总线可编程放大器模块组成，对下变频后的中频信号幅度进行放大，根据不同的增益需求进行调节；延时单元由基带发生模块、I/Q调制器模块、功率控制模块组成，将基带信号调制到载波信号上，并对调制信号进行幅度控制。利用基带信号作为调制信号，接收的雷达线性调频信号作为载波信号进行调频，基带信号设置的频率信息反应目标的距离，实现方法上基于调频的思想，实现了雷达目标距离的模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置和方法
本专利技术属于射频微波测试
，具体涉及一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置和方法。
技术介绍
传统的线性调频信号的雷达目标距离模拟装置主要由下变频单元、中频放大单元、延时单元、上变频等单元组成，首先需要将基于线性调频信号的雷达发送的信号进行下变频、中频放大处理，再对中频信号进行采集、数据存储、D/A转化、上变频处理，得到回波信号。现有的对线性调频信号的雷达目标距离模拟装置和方法，存在以下不足：1、由于采用高速数据采集和存储技术，采样精度和处理器处理速度相关，目前由于处理器速度跟不上采样速度，导致最终的模拟精度受限。2、由于采用大容量的存储器进行数据缓存，存储器容量越大，模拟距离越长，目前即使采用最先进的DDR存储器，存储的数据容量也是有限的，最多只能模拟数十米的距离，所以这种办法只能进行近距离的模拟，而远距离模拟采用的光纤延迟线长度也会受限，导致最终的模拟距离受限。3、现有的对线性调频信号的雷达目标距离模拟方法，目标距离模拟时往往采用大容量存储+延迟线的办法，最终导致模拟器体积大、成本高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置和方法，利用基带信号作为调制信号，接收的雷达线性调频信号作为载波信号进行调频，基带信号设置的频率信息反应目标的距离，实现方法上基于调频的思想，实现了雷达目标距离的模拟。本专利技术采用如下技术方案：一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置，包括下变频单元、中频放大单元、延时单元，各单元之间通过射频电缆以及导线进行连接，下变频单元包括毫米波下变频器模块，将接收的毫米波雷达信号转化为中频信号，便于后级处理；中频放大单元包括PXI总线可编程放大器模块，对所述中频信号幅度进行放大，根据不同的增益需求进行调节；延时单元包括基带发生模块、I/Q调制器模块、功率控制模块，将基带信号调制到载波信号上，并对调制信号进行幅度控制。所述基带发生模块包括：PXI总线接口单元，用于完成数据交换；FPGA处理单元，用于生成不同的数字数据格式；模数转化单元，用于完成数字信号到模拟信号的转化；信号调理单元，用于信号放大与滤波处理，输出4路正交的I/Q信号；所述PXI总线接口单元、FPGA处理单元、模数转化单元和信号调理单元依次连接。所述FPGA处理单元包括：数据发生器，用于内部产生串行数据、下载一个用户文件，或者通过前面板串行口从外部输入串行数据；码元发生器，用于把所述串行数据分组转换为码元，具体为将数据发生器产生的串行数据送入串/并变换电路，所述串/并变换电路将串行数据变为并行码元数据，然后定位到I/Q两路信号；一对FIR数字预调制滤波器，用于提高抗干扰能力；所述的数据发生器与码元发生器连接，所述码元发生器与一对FIR数字预调制滤波器连接。所述每个FIR数字预调制滤波器包括：FIR滤波器，用于限制输入到I/Q调制器模块的带宽，提高抗干扰能力；数字重采样器，用于在FIR滤波器输出的值中插入新值使之平滑，减低所述I/Q两路信号的杂散信号；DAC，用于转换数字信号到一个离散值；重构滤波器，用于平滑DAC的数字步进并抑制DAC产生的取样寄生。所述FIR滤波器、数字重采样器、DAC和重构滤波器依次连接。所述I/Q调制器模块包括：PXI总线接口单元，用于完成数据交换；I/Q调制单元，包括IQ调制器；程控衰减单元，所述中频放大单元的输出信号经过程控衰减单元后送入I/Q调制单元；开关滤波单元，所述开关滤波单元的滤波器分为8段，每段的平坦度决定了最终IQ调制信号的带宽；FPGA信号控制单元，用于对控制衰减单元、I/Q调制单元和开关滤波单元的控制；所述PXI总线接口单元与FPGA信号控制单元连接，所述FPGA信号控制单元与I/Q调制单元、程控衰减单元和开关滤波单元分别连接，所述程控衰减单元、I/Q调制单元和开关滤波单元依次连接。所述功率控制模块包括：PXI总线接口单元，用于完成数据交换；功率控制单元，包括信号叠加、衰减放大、检波、ALC环路、级联衰减网络和信号合成电路，用于完成信号幅度控制以及平坦度控制；FPGA信号控制单元，用于对功率控制单元的控制；所述PXI总线接口单元、FPGA信号控制单元、功率控制单元依次连接。一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟方法，包括以下步骤：步骤一：利用下变频单元将雷达发射的毫米波雷达信号，变成与雷达扫描宽度一致对应的带宽的中频信号送给中频放大单元；步骤二：利用中频放大单元和延时单元将所述中频信号的功率放大后进行处理；步骤三：利用上变频单元将所述延时单元处理后的信号上变频至雷达所需的频率的回波信号；步骤四：所述回波信号经过发射天线发射给雷达解调。步骤二中所述进行处理的过程为：利用所述延时单元的I/Q调制器模块接收功率放大后的所述中频信号，所述功率放大后的中频信号与利用基带发生模块产生的信号在I/Q调制器模块内部进行调制，调制输出的信号经过功率控制模块进行幅度控制后送至上变频单元。所述利用基带发生模块产生信号的过程为：利用PXI总线接口单元接收数据，利用数据发生器产生串行数据或者通过前面板串行口从外部输入数据；利用码元发生器把所述串行数据分组转换为码元，然后定位到I/Q两路信号；所述I/Q两路信号通过一对FIR数字预调制滤波器，进入数模转化单元，被转化为模拟信号；所述模拟信号由信号调理单元输出4路正交的I/Q信号。所述功率放大后的中频信号与所述4路正交的I/Q信号在I/Q调制器模块内部进行调制的过程为；所述功率放大后的中频信号经过程控衰减单元后送入I/Q调制器，所述4路正交的I/Q信号输入I/Q调制器；在IQ调制器中，所述4路正交的I/Q信号调制到所述功率放大后的中频信号上，调制后的信号利用开关滤波单元分段滤波后输出。所述调制输出的信号经过功率控制模块进行幅度控制的方法为：设置两级检波电路，在衰减放大电路后设置检波1，在级联衰减网络输出后设置检波2电路，两级检波电路输出后的一路进入ALC控制环路，ALC控制环路的输出接到功率控制器输入端，和所述调制输出的信号进行叠加，以达到信号功率稳幅控制的目的；另外一路作为最终的信号输出。本专利技术的有益效果：本专利技术的装置依PXI总线基带产生模块和PXI总线I/Q调制器模块为核心，利用调频的思想进行延时单元的设计，将信号的延时关系转化为频率变化的关系。并且通过PXI模块进行雷达目标距离模拟装置的构建，利用3种PXI模块化仪器有机组合，实现了延时单元的构建，体现了模块化、单元化设计思想，具有很强的通用性和维修性。使用该装置对不同带宽的线性调频信号目标距离进行模拟时，只需要更换不同的下变频模块和上变频模块就可以完成模拟。本专利技术的方法通过调频的方法实现了目标距离的模拟，通过在基带模块里生成任意波，而且生成的任意波连续可调、精度高，灵活性性强。1、距离模拟精度高。由于基带模块输出的频率步进可达1Hz，对应的模拟距离分辨率为0.0026cm，理论值可达1cm。2、模拟距离长。由于基带模块输出带宽可达80MHz，模拟装置最大可模拟的距离范围为2000m，采用延迟的办法模拟距离仅为250m，提高了距离模拟的范围。3、体积小、成本低。由于整个装置采用微波、光电等模块进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置，包括下变频单元、中频放大单元、延时单元，各单元之间通过射频电缆以及导线进行连接，其特征在于，下变频单元包括毫米波下变频器模块，将接收的毫米波雷达信号转化为中频信号；中频放大单元包括PXI总线可编程放大器模块，对所述中频信号幅度进行放大，根据不同的增益需求进行调节；延时单元包括依次连接的基带发生模块、I/Q调制器模块和功率控制模块，用于将基带信号调制到载波信号上，并对调制信号进行幅度控制。

【技术特征摘要】
1.一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置，包括下变频单元、中频放大单元、延时单元，各单元之间通过射频电缆以及导线进行连接，其特征在于，下变频单元包括毫米波下变频器模块，将接收的毫米波雷达信号转化为中频信号；中频放大单元包括PXI总线可编程放大器模块，对所述中频信号幅度进行放大，根据不同的增益需求进行调节；延时单元包括依次连接的基带发生模块、I/Q调制器模块和功率控制模块，用于将基带信号调制到载波信号上，并对调制信号进行幅度控制。2.如权利要求1所述的一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置，其特征在于，所述基带发生模块包括：PXI总线接口单元，用于完成数据交换；FPGA处理单元，用于生成不同的数字数据格式；模数转化单元，用于完成数字信号到模拟信号的转化；信号调理单元，用于信号放大与滤波处理，输出4路正交的I/Q信号；所述PXI总线接口单元、FPGA处理单元、模数转化单元和信号调理单元依次连接。3.如权利要求2所述的一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置，其特征在于，所述FPGA处理单元包括：数据发生器，用于内部产生串行数据、下载一个用户文件，或者通过前面板串行口从外部输入串行数据；码元发生器，用于把所述串行数据分组转换为码元，具体为将数据发生器产生的串行数据送入串/并变换电路，所述串/并变换电路将串行数据变为并行码元数据，然后定位到I/Q两路信号；一对FIR数字预调制滤波器，用于提高抗干扰能力；所述的数据发生器与码元发生器连接，所述码元发生器与一对FIR数字预调制滤波器连接。4.如权利要求3所述的一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置，其特征在于，所述每个FIR数字预调制滤波器包括：FIR滤波器，用于限制输入到I/Q调制器模块的带宽，提高抗干扰能力；数字重采样器，用于在FIR滤波器输出的值中插入新值使之平滑，减低所述I/Q两路信号的杂散信号；DAC，用于转换数字信号到一个离散值；重构滤波器，用于平滑DAC的数字步进并抑制DAC产生的取样寄生。所述FIR滤波器、数字重采样器、DAC和重构滤波器依次连接。5.如权利要求1所述的一种线性调频信号的雷达目标距离精确模拟装置，其特征在于，所述I/Q调制器模块包括：PXI总线接口单元，用于完成数据交换；I/Q调制单元，包括IQ调制器；程控衰减单元，所述中频放大单元的输出信号经过程控衰减单元后送入I/Q调制单元；开关滤波单元，所述开关滤波单元的滤波器分为8段，每段的平坦度决定了最终IQ调制信号的带宽；FPGA信号控制单元，用于对控制衰减单元、I/Q调制单元和开关滤波单元的控制；所述PXI总线接口单元与FPGA信号控制单元连接，所述FPGA信号控制单元与I/Q调制单元、程控衰减单元和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军智，张光山，王盘伟，郭利强，钱时祥，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37