一种用于对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的系统的制作方法

1.本发明属于电子侦察技术领域，具体涉及一种用于对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的系统。


背景技术：

2.在电子侦察装备中，传统用于对电磁波脉冲信号进行截获的系统，对不连续超宽谱脉冲(即不连续的uwb脉冲，其中，uwb为超宽带ultrawideband的缩写形式，美国联邦通信委员会规定是在3.1～10.6ghz频段中占用500mhz以上的带宽)进行截获存在成功概率低，以及即使截获也较难进行信号告警识别和方位测量的问题。此外，针对高功率的不连续超宽谱脉冲信号，传统的截获及测向系统还存在“前门”(即指电磁波直接耦合至天线)及“后门”(即指电磁波通过一些间接的途径耦合至接收系统，例如通过孔洞、缝隙和/或线缆等)渗透保护性不强，容易导致系统死机或不可逆损坏的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的新型系统，用以解决现有截获及测向系统对不连续超宽谱脉冲所存在截获成功概率低及即使截获也较难进行信号告警识别和方位测量的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种用于对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的系统，包括有天线阵列、射频路由分配模块、瞬时测频模块、多通道下变频模块和多通道采集处理模块，其中，所述天线阵列采用由多元平面螺旋天线组成的干涉仪天线阵，所述多通道下变频模块中的各个单通道下变频单元与所述多元平面螺旋天线中的各元平面螺旋天线一一对应，所述多通道采集处理模块中的各个单通道采集处理单元与所述各个单通道下变频单元一一对应；
6.所述天线阵列，用于接收空间辐射而来的射频信号；
7.所述射频路由分配模块，分别电连接所述天线阵列、所述瞬时测频模块和所述多通道下变频模块，用于接收由所述天线阵列送入的且与所述多元平面螺旋天线一一对应的多路射频信号，并将所述多路射频信号中的任意一路射频信号送入所述瞬时测频模块，以及将所述多路射频信号中的各路射频信号分别送入所述多通道下变频模块中的且与其对应的单通道下变频单元；
8.所述瞬时测频模块，电连接所述多通道下变频模块，用于对送入的射频信号进行信号瞬时频率测量，并利用信号瞬时频率测量结果引导所述多通道下变频模块中的各个单通道下变频单元进行频率下变处理，其中，所述瞬时测频模块包括有微波通道单元、高速adc单元、慢速 adc单元和fpga单元；
9.所述微波通道单元，分别电连接所述高速adc单元和所述慢速adc单元，用于对送入的射频信号依次进行限幅、放大、检波和衰减，并将最终所得的射频信号送入所述高速adc单元，以及将经检波处理而得的检波信号送入所述慢速adc单元，其中，所述检波处理采
用基于5ns 快速上升/下降时间的sdlva视频检波方式；
10.所述高速adc单元，电连接所述fpga单元，用于对送入的射频信号进行高速1比特采样处理，得到第一数字信号，并将所述第一数字信号送入所述fpga单元；
11.所述慢速adc单元，电连接所述fpga单元，用于对送入的检波信号进行幅度采样处理，得到第二数字信号，并将所述第二数字信号送入所述fpga单元；
12.所述fpga单元，用于对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行处理融合，得到用于作为信号瞬时频率测量结果的脉冲描述字信息，其中，所述脉冲描述字信息包含有频率、脉宽、幅度和/或到达时间；
13.所述多通道下变频模块，电连接所述多通道采集处理模块，用于为所述多通道采集处理模块提供参考时钟，以及利用内置的所述各个单通道下变频单元将送入的射频信号下变到中频信号，并将得到的各路中频信号分别送入所述多通道采集处理模块中的且与其对应的单通道采集处理单元；
14.所述多通道采集处理模块，用于利用内置的所述各个单通道采集处理单元对送入的中频信号进行信号采集、处理和分析，并根据多路分析结果，采用相位干涉法对所述多路射频信号的信号入射方向进行测向处理，得到测向结果。
15.基于上述发明内容，提供了一种可对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的新方案，即包括有天线阵列、射频路由分配模块、瞬时测频模块、多通道下变频模块和多通道采集处理模块，其中，所述天线阵列采用由多元平面螺旋天线组成的干涉仪天线阵，所述瞬时测频模块包括有微波通道单元、高速adc单元、慢速adc单元和fpga单元，并可实现基于5ns快速响应sdlva 视频检波 高速1bit测频体制，来对不连续超宽谱脉冲进行截获并提取有关参数，进而可在将脉冲描述字信息与用于反映辐射源方位的测向结果进行融合后，形成对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的功能，解决现有截获及测向系统对不连续超宽谱脉冲所存在截获成功概率低及即使截获也较难进行信号告警识别和方位测量的问题。
16.在一个可能的设计中，还包括有存储模块和综合处理模块，其中，所述存储模块用于提供数据存储空间；
17.所述综合处理模块，分别通信连接所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模块和所述存储模块，用于对内使所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模块和所述存储模块协同工作。
18.在一个可能的设计中，还包括有显示控制计算机，其中，所述显示控制计算机通信连接所述综合处理模块；
19.所述综合处理模块，还用于对外与所述显示控制计算机进行数据交互；
20.所述显示控制计算机，用于提供人机交互界面，以便对内控制所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模块和所述存储模块，和/或监测所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模块和所述存储模块的状态。
21.在一个可能的设计中，还包括有电源模块，其中，所述电源模块用于完成系统供电的转换，以便为系统中的各个部分供电。
22.在一个可能的设计中，在所述多元平面螺旋天线的各个天线端口处加装有快速脉冲放电器。
23.在一个可能的设计中，在所述射频路由分配模块内加装有可拆卸的耐大功率10w
限幅器。
24.在一个可能的设计中，在各个模块的输入及输出端口处使用电缆保护器，其中，所述各个模块包括有所述射频路由分配模块、所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块和/或所述多通道采集处理模块，所述电缆保护器采用防波套进行防护。
25.在一个可能的设计中，还包括有用于内装所述射频路由分配模块、所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块和所述多通道采集处理模块的机箱，其中，所述机箱采用整体焊接atr 机箱。
26.在一个可能的设计中，所述机箱的孔缝口的内导体壁上涂设有吸波材料层。
27.在一个可能的设计中，所述机箱的孔均采用圆形孔或正方形孔，所述机箱的缝隙处均采用导电密封条进行密封，并与机箱壳体保持等电位。
28.有益效果：
29.(1)本发明创造提供了一种可对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的新方案，即包括有天线阵列、射频路由分配模块、瞬时测频模块、多通道下变频模块和多通道采集处理模块，其中，所述天线阵列采用由多元平面螺旋天线组成的干涉仪天线阵，所述瞬时测频模块包括有微波通道单元、高速adc单元、慢速adc单元和fpga单元，并可实现基于5ns快速响应sdlva 视频检波 高速1bit测频体制，来对不连续超宽谱脉冲进行截获并提取有关参数，进而可在将脉冲描述字信息与用于反映辐射源方位的测向结果进行融合后，形成对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的功能，解决现有截获及测向系统对不连续超宽谱脉冲所存在截获成功概率低及即使截获也较难进行信号告警识别和方位测量的问题；
30.(2)通过对系统“前门”及“后门”做了多种防护改进，可对高功率脉冲做系统“前门”及“后门”渗透性进行有效防护，极大减少系统被高功率照射时产生的死机或损坏的可能性。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明提供的用于对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的系统结构示意图。
33.图2为本发明提供的在系统中瞬时测频模块的结构示意图。
34.图3为本发明提供的进行基于5ns快速上升/下降时间的sdlva视频检波的结果示例图。
35.图4为本发明提供的进行高速1比特瞬时测频的过程示例图。
具体实施方式
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，
还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
37.应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
38.应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a、单独存在b或者同时存在 a和b等三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a或者同时存在a和b等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
39.实施例一：
40.如图1和2所示，本实施例提供的且用于对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的系统，包括但不限于有天线阵列、射频路由分配模块、瞬时测频模块、多通道下变频模块和多通道采集处理模块，其中，所述天线阵列采用由多元平面螺旋天线组成的干涉仪天线阵，所述多通道下变频模块中的各个单通道下变频单元与所述多元平面螺旋天线中的各元平面螺旋天线一一对应，所述多通道采集处理模块中的各个单通道采集处理单元与所述各个单通道下变频单元一一对应。
41.如图1所示，在所述系统的具体结构中，举例的，所述天线阵列采用由四元平面螺旋天线 (即平面螺旋天线1～4)组成的干涉仪天线阵，此时所述多通道下变频模块中会有与所述四元平面螺旋天线一一对应的四个单通道下变频单元，以及所述多通道采集处理模块中会有与所述四个单通道下变频单元一一对应的四个单通道采集处理单元。所述天线阵列，用于接收空间辐射而来的射频信号，其工作频率范围可以但不限于为2ghz～18ghz；所述射频路由分配模块，分别电连接所述天线阵列、所述瞬时测频模块和所述多通道下变频模块，用于接收由所述天线阵列送入的且与所述多元平面螺旋天线一一对应的多路射频信号(如图1所示，即为4路射频信号)，并将所述多路射频信号中的任意一路射频信号送入所述瞬时测频模块，以及将所述多路射频信号中的各路射频信号分别送入所述多通道下变频模块中的且与其(即所述各路射频信号)对应的单通道下变频单元。
42.所述瞬时测频模块，电连接所述多通道下变频模块，用于对送入的射频信号进行信号瞬时频率测量，并利用信号瞬时频率测量结果引导所述多通道下变频模块中的各个单通道下变频单元进行频率下变处理，其中，如图2所示，所述瞬时测频模块包括但不限于有微波通道单元、高速adc(analog-to-digitalconverter,模数转换器)单元、慢速adc单元和fpga(fieldprogrammablegatearray,现场可编程逻辑门阵列)单元；所述微波通道单元，分别电连接所述高速adc单元和所述慢速adc单元，用于对送入的射频信号依次进行限幅、放大、检波和衰减，并将最终所得的射频信号送入所述高速adc单元，以及将经检波处理而得的检波信号送入所述慢速adc单元，其中，所述检波处理采用基于5ns快速上升/下降时间的sdlva(successivedetectionlogvideoamplifier，连续检波对数视频放大器)视频检波方式(即一种现有检波方式，检波信号输出结果与时间的关系如图3所示)；所述高速adc单元，电连接所述fpga 单元，用于对送入的射频信号进行高速1比特采样处理(即一种无需量
化成多比特数字信号，而只要获得采样点值与预设门限值的比较逻辑值的采样方式：若采样点值大于该预设门限值，则为逻辑1，反之则为逻辑0，如图4所示)，得到第一数字信号，并将所述第一数字信号送入所述fpga单元；所述慢速adc单元，电连接所述fpga单元，用于对送入的检波信号进行幅度采样处理，得到第二数字信号，并将所述第二数字信号送入所述fpga单元；所述fpga单元，用于对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行处理融合，得到用于作为信号瞬时频率测量结果的脉冲描述字(pulsedescriptionword，pdw，是雷达侦察接收机对雷达信号脉冲参数测量的数字化)信息，其中，所述脉冲描述字信息包含但不限于有频率、脉宽、幅度和/或到达时间等。考虑不连续超宽谱脉冲可能存在猝发特性、10ns脉宽和一定动态范围，要求对应的接收机具有以下特征：(a)频率宽开，以保证威胁频段内猝发信号的不“漏收”；(b)具备窄脉宽信号的瞬时测频、测幅、测脉宽、测到达时间和重复周期能力。因此通过前述瞬时测频模块的具体设计，可以实现基于5ns快速响应sdlva视频检波 高速1bit测频体制，来对该种不连续超宽谱脉冲进行截获并提取有关参数。如图2所示，所述fpga单元可以通过jvpx插座 (即一种型号为jvpx系列的现有连接器)使所述脉冲描述字信息以lvttl(lowvoltagettl，即3.3v、2.5v以及更低电压的电平)信号形式送出，以及在收到rio(regionofinterest，感兴趣的区域)交互信息时，还用于反馈控制所述微波通道单元进行针对感兴趣区域的调整。此外，前述的限幅、放大、检波、衰减、采样及融合处理等的具体方式均为现有手段。
43.所述多通道下变频模块，电连接所述多通道采集处理模块，用于为所述多通道采集处理模块提供参考时钟，以及利用内置的所述各个单通道下变频单元将送入的射频信号下变到中频信号，并将得到的各路中频信号分别送入所述多通道采集处理模块中的且与其(即所述各路中频信号)对应的单通道采集处理单元；所述多通道采集处理模块，用于利用内置的所述各个单通道采集处理单元对送入的中频信号进行信号采集、处理和分析，并根据多路分析结果，采用相位干涉法对所述多路射频信号的信号入射方向进行测向处理，得到测向结果。前述的频率下变、信号采集、处理、分析和测向处理等的具体方式均为现有手段。如此在将所述脉冲描述字信息与用于反映辐射源方位的所述测向结果进行融合后，可以形成对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的功能，进而解决现有截获及测向系统对不连续超宽谱脉冲所存在截获成功概率低及即使截获也较难进行信号告警识别和方位测量的问题。此外，实验表明，本实施例方案的测向精度可达2
°
(r.m.s)。
44.优选的，还包括有存储模块和综合处理模块，其中，所述存储模块用于提供数据存储空间，以便存储诸如所述脉冲描述字信息和所述测向结果等的数据；所述综合处理模块，分别通信连接所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模块和所述存储模块，用于对内使所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模块和所述存储模块协同工作。具体的，所述综合处理模块可以但不限于通过总线方式分别通信连接所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模块和所述存储模块。进一步具体的，还包括有显示控制计算机，其中，所述显示控制计算机通信连接所述综合处理模块；所述综合处理模块，还用于对外与所述显示控制计算机进行数据交互；所述显示控制计算机，用于提供人机交互界面，以便对内控制所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模块和所述存储模块，和/或监测所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模块和所述存储模块的状态。
45.优选的，还包括有电源模块，其中，所述电源模块用于完成系统供电的转换，以便为系统中的各个部分供电。如图1所示，举例的，可用于完成从220v/50hz输入交流电到12v输出直流电的系统供电转换，以便为所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块、所述多通道采集处理模、所述存储模块、所述综合处理模块和所述显示控制计算机等供电。
46.优选的，在所述多元平面螺旋天线的各个天线端口处加装有快速脉冲放电器。即为了防止高功率信号(其不限于具体为高功率的不连续超宽谱脉冲信号)对系统本身造成伤害，对系统“前门”做了前述改进，以便将因高功率脉冲信号而产生的且很大的感应电流沿着规定的路径入地。进一步具体的，还在所述射频路由分配模块内加装有可拆卸的耐大功率10w限幅器。由于所述耐大功率10w限幅器具有可拆卸特点，因此可以随时更换及拆卸，便于损坏后快速更换。
47.优选的，在各个模块的输入及输出端口处使用电缆保护器，其中，所述各个模块可以但不限于包括有所述射频路由分配模块、所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块和/或所述多通道采集处理模块等，所述电缆保护器采用防波套进行防护。即为了防止高功率信号对系统本身造成伤害，还对系统“后门”做了前述改进。此外，所述各个模块还可以包括有所述存储模块、所述综合处理模块和/或所述电源模块等。
48.优选的，还包括有用于内装所述射频路由分配模块、所述瞬时测频模块、所述多通道下变频模块和所述多通道采集处理模块等的机箱，其中，所述机箱采用整体焊接atr机箱(arincatrrackingsystem，即美国航空无线电公司arinc“航空电子工程委员会aeec”制定的arinc404 规范《运输机设备机箱和安装架》所规定的民用飞机航空电子设备机箱客体、机架、冷却空气和连接器的标准机箱)。即为了防止高功率信号对系统本身造成伤害，还对系统“后门”做了前述改进。进一步优化的，为了抑制孔缝增强效应，所述机箱的孔缝口的内导体壁上涂设有吸波材料层，以及所述机箱的孔均采用圆形孔或正方形孔，所述机箱的缝隙处均采用导电密封条进行密封，并与机箱壳体保持等电位。
49.综上，采用本实施例所提供的且用于对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的系统，具有如下技术效果：
50.(1)本实施例提供了一种可对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的新方案，即包括有天线阵列、射频路由分配模块、瞬时测频模块、多通道下变频模块和多通道采集处理模块，其中，所述天线阵列采用由多元平面螺旋天线组成的干涉仪天线阵，所述瞬时测频模块包括有微波通道单元、高速adc单元、慢速adc单元和fpga单元，并可实现基于5ns快速响应sdlva视频检波 高速1bit测频体制，来对不连续超宽谱脉冲进行截获并提取有关参数，进而可在将脉冲描述字信息与用于反映辐射源方位的测向结果进行融合后，形成对不连续超宽谱脉冲进行截获及测向的功能，解决现有截获及测向系统对不连续超宽谱脉冲所存在截获成功概率低及即使截获也较难进行信号告警识别和方位测量的问题；
51.(2)通过对系统“前门”及“后门”做了多种防护改进，可对高功率脉冲做系统“前门”及“后门”渗透性进行有效防护，极大减少系统被高功率照射时产生的死机或损坏的可能性。
52.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。