雷达动目标模拟系统技术方案

本发明专利技术涉及一种雷达动目标模拟系统，包括雷达信号接收单元、信号处理控制单元、雷达目标模拟单元和雷达信号发射单元，雷达信号接收单元用于接收被测雷达低功率发射信号进行下变频和功率调整后分成两路分别输出至信号处理控制单元和雷达目标模拟单元，信号处理控制单元连接雷达目标模拟单元；雷达目标模拟单元接收雷达信号接收单元输出的中频信号，并根据检波门限信号和目标回波参数生成雷达基带目标回波基带信号，并输出到雷达信号发射单元通过天线辐射到被测设备，本发明专利技术中通过引入目标轨迹模型，使其可针对快速目标、低速目标，以及大目标或小目标进行同台模拟，提高了系统的适用性和精准度。

【技术实现步骤摘要】
雷达动目标模拟系统
本专利技术涉及雷达领域，具体涉及一种雷达动目标模拟系统。
技术介绍
雷达动目标是指雷达探测空域的移动目标，对于机场近空，或者是作战空域，对于动目标的检测也存在不同的侧重点，在机场近空对动目标的检测主要是排除动目标对飞机升空和降落过程中的干扰，主要对象是无人机和飞鸟等动目标。对于作战空域而言，动目标主要是指导弹等快速移动的目标，雷达在检测过程中至少应该满足快速反应和准确率高两个技术指标，这就使得雷达在设计过程中需要进行动目标测试。雷达动目标模拟系统是用于模拟动目标回波信号，其模拟性能主要包括动态范围、模拟距离以及模拟速度等。然而在不同应用场景中，动目标的性能也不同，例如导弹的速度明显高于无人机和飞鸟，因此使得传统的雷达动目标模拟系统往往都是针对某一类动目标进行模拟，无法进行多种类型目标的切换。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种雷达动目标模拟系统，通过提高复杂信号的合成以及，可针对快速目标和低速目标进行同台模拟测试。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种雷达动目标模拟系统，包括雷达信号接收单元、信号处理控制单元、雷达目标模拟单元和雷达信号发射单元；所述雷达信号接收单元用于接收被测雷达低功率发射信号进行下变频和功率调整后分成两路分别输出至信号处理控制单元和雷达目标模拟单元；所述信号处理控制单元通过输入设备根据要辐射的雷达信号频率、功率输入控制指令，并将控制指令发送至雷达目标模拟单元；所述雷达目标模拟单元接收雷达信号接收单元输出的中频信号，并根据检波门限信号和目标回波参数生成雷达基带目标回波基带信号，并输出到雷达信号发射单元；雷达信号发射单元对雷达基带目标回波基带信号进行多普勒调制、上变频，产生高中频的雷达目标回波信号，经射频通道X波段上变频模块进行上变频和幅度控制，生成X波段的目标回波经过功率放大器后再通过天线辐射到被测设备；还包括一个为雷达信号接收单元、信号处理控制单元、雷达目标模拟单元和雷达信号发射单元提供上变频或下变频所需的本振信号、时钟基准信号的频率合成器单元。进一步的，所述雷达信号接收单元包括依次串联的限幅放大器、下变频器、功分器以及信号调理电路；所述功分器输出端一路经信号调理电路输出至信号处理控制单元和频率合成器单元，用于生成信号处理控制单元所需的检波门限信号，以及用于引导雷达信号发射单元中各级开关滤波器组的选通；所述功分器输出端另一路输出至雷达目标模拟单元，用于生成目标信号的多普勒频率。进一步的，所述雷达信号发射单元包括两路依次串联的8-12GHz变频网络、放大滤波电路、数控衰减器、功率合成器；一路与雷达目标模拟单元连接，另一路与所述噪声干扰单元连接，对0～1GHz雷达目标回波信号和噪声干扰信号进行上变频、放大滤波、幅度控制、功率放大后通过天线辐射输出到被测雷达。进一步的，所述信号处理控制单元由功分器二、两个鉴频器、视放及量化电路和编码电路组成；所述由功分器二输入端用于接收雷达信号接收单元输出的一路中频信号；所述由功分器二的两个输出端分别连接至一个鉴频器的输入端，所述鉴频器输出端连接至视放及量化电路，视放及量化电路连接至编码电路。进一步的，所述雷达目标模拟单元包括两路依次串联的多普勒调制模块、0-1GHz上变频网络、放大滤波电路，以及数字储频单元、目标回波及干扰解算单元和噪声干扰产生单元；所述多普勒调制模块将多普勒频率调制到数字储频单元输出的目标回波信号上，再将噪声干扰产生单元输出的噪声干扰基带信号叠加到回波信号上，最后通过数字上变频变频至0.2～1GHz的中频信号并发送至射频通道单元经天线辐射至被测雷达。进一步的，所述目标回波及干扰解算单元通过PCI/CPCI总线接收并显示控制单元的战情数据和控制命令，通过高速DSP和FPGA对目标或平台的轨迹参数、目标参数、干扰样式和干扰参数进行解算和分配，通过高速数字I/O和串口、网口通信接口与数字储频单元、噪声产生单元进行通信，控制数字储频单元、噪声产生单元完成目标回波和噪声干扰信号的产生。进一步的，所述轨迹参数模型包括地形高度模型和观测向量模型，其中，地形高度模型为：，式中H为目标初始地形高度，h为目标高度或者厚度，为相位缠绕模糊度，是观测向量，k表示观测元个数即轨迹线上观测点的数量取值为（1，m）。该设计可消除目标体积对轨迹的影响，相较于现有技术，本方案具有无视目标体积的技术进步，使其可针对大目标或小目标进行模拟。其中，观测向量模型为：，其中，为目标轨迹观测段起始点的观测角度，为平地效应，v为目标飞行速度，t为观测元取样动作时间。本专利技术的有益效果是：1）.方案中有FPGA利用内部软件按各信号模型的传递函数来对信号进行产生、幅度控制和调制，最后通过DA只产生一路经处理和合成后的信号直接用于调制载波，信号的频率及相位精度由FPGA时钟决定，所有信号的幅度精度由DA的基准源和DA分别率决定。这样的方案有硬件电路简单，体积小，可靠性高、功耗低和精度可控的特点，完全满足系统要求；2）.采用基于高速D/A、可编程逻辑器件(FPGA)、高速数据存储器件构建的直接数字频率合成技术，结合复杂信号的数字建模，能灵活实现各种数字波形及频率合成。利用FPGA的可编程逻辑实现功能，高效地分配协调处理资源，灵活实现数字技术任意波形合成。还可在硬件电路不变的情况下，通过修改软件方便地实现对该功能模块的改进及功能扩展。应用该技术，可以实现基带频率合成的小型化和可编程性，大大提高了设计的灵活性。雷达动目标模拟器可实现常规脉冲雷达信号、脉组频率跳变、脉组频率参差、频率捷变雷达信号、重频抖动、重频参差等信号类型的回波信号。3）.由于雷达动目标模拟器工作带宽较宽，需要经过多级变频实现，杂散抑制是本单元的一大技术难点，设计时从基带信号产生、本振信号合成及微波变频通道实现上均采取了低杂散抑制措施；在数字基带信号合成上选用了低杂散的DAC，变频通道设计时通过交调仿真，合理选择混频频率、开关滤波器通带带宽，有效抑制了变频单元的交调信号，提升了整机的杂散抑制指标。附图说明图1是雷达动目标模拟器原理框图；图2是接收单元组成框图；图3是雷达信号发射单元组成原理框图；图4是信号处理控制单元原理框图；图5是雷达目标模拟单元组成原理框图；图6是目标回波及干扰解算单元组成框图；图7是频率合成器组成原理框图；图8是雷达系统性能测试框图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。参考图1所示，一种雷达动目标模拟系统，包括雷达信号接收单元、信号处理控制单元、雷达目标模拟单元和雷达信号发射单元；雷达信号接收单元用于接收被测雷达低功率发射信号进行下变频和功率调整后分成两路分别输出至信号处理控制单元和雷达目标模拟单元；信号处理控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达动目标模拟系统，其特征在于，包括雷达信号接收单元、信号处理控制单元、雷达目标模拟单元和雷达信号发射单元；/n所述雷达信号接收单元用于接收被测雷达低功率发射信号进行下变频和功率调整后分成两路分别输出至信号处理控制单元和雷达目标模拟单元；/n所述信号处理控制单元通过输入设备根据要辐射的雷达信号频率、功率输入控制指令，并将控制指令发送至雷达目标模拟单元；/n所述雷达目标模拟单元接收雷达信号接收单元输出的中频信号，并根据检波门限信号和目标回波参数生成雷达基带目标回波基带信号，并输出到雷达信号发射单元；/n雷达信号发射单元对雷达基带目标回波基带信号进行多普勒调制、上变频，产生高中频的雷达目标回波信号，经射频通道X波段上变频模块进行上变频和幅度控制，生成X波段的目标回波经过功率放大器后再通过天线辐射到被测设备；/n还包括一个为雷达信号接收单元、信号处理控制单元、雷达目标模拟单元和雷达信号发射单元提供上变频或下变频所需的本振信号、时钟基准信号的频率合成器单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种雷达动目标模拟系统，其特征在于，包括雷达信号接收单元、信号处理控制单元、雷达目标模拟单元和雷达信号发射单元；
所述雷达信号接收单元用于接收被测雷达低功率发射信号进行下变频和功率调整后分成两路分别输出至信号处理控制单元和雷达目标模拟单元；
所述信号处理控制单元通过输入设备根据要辐射的雷达信号频率、功率输入控制指令，并将控制指令发送至雷达目标模拟单元；
所述雷达目标模拟单元接收雷达信号接收单元输出的中频信号，并根据检波门限信号和目标回波参数生成雷达基带目标回波基带信号，并输出到雷达信号发射单元；
雷达信号发射单元对雷达基带目标回波基带信号进行多普勒调制、上变频，产生高中频的雷达目标回波信号，经射频通道X波段上变频模块进行上变频和幅度控制，生成X波段的目标回波经过功率放大器后再通过天线辐射到被测设备；
还包括一个为雷达信号接收单元、信号处理控制单元、雷达目标模拟单元和雷达信号发射单元提供上变频或下变频所需的本振信号、时钟基准信号的频率合成器单元。


2.根据权利要求1所述的雷达动目标模拟系统，其特征在于，所述雷达信号接收单元包括依次串联的限幅放大器、下变频器、功分器以及信号调理电路；
所述功分器输出端一路经信号调理电路输出至信号处理控制单元和频率合成器单元，用于生成信号处理控制单元所需的检波门限信号，以及用于引导雷达信号发射单元中各级开关滤波器组的选通；
所述功分器输出端另一路输出至雷达目标模拟单元，用于生成目标信号的多普勒频率。


3.根据权利要求2所述的雷达动目标模拟系统，其特征在于，所述雷达信号发射单元包括两路依次串联的8-12GHz变频网络、放大滤波电路、数控衰减器、功率合成器；
一路与雷达目标模拟单元连接，另一路与噪声干扰单元连接，对0～1GHz雷达目标回波信号和噪声干扰信号进行上变频、放大滤波、幅度控制、功率放大后通过天线辐射输出到被测雷达。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杜怀云，熊培金，
申请(专利权)人：四川天中星航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51