一种被动雷达目标回波模拟系统的制作方法

1.本发明涉及雷达探测技术领域，特别涉及一种被动雷达目标回波模拟系统。


背景技术：

2.对于被动雷达，采用单一目标模型模拟回波信号的频率、功率等基本特性的雷达目标回波模拟系统，已经不能满足被动雷达系统性能精确测试的要求。我们需要考虑多个目标的回波模拟。雷达信号来波方向是区分不同目标的重要特征之一。被动雷达通常利用不同来波信号在幅度、相位和时间响应上的差异性来计算角度信息。
3.现有的考虑多目标模型的被动雷达目标回波模拟系统多采用直接数字合成(dds)方式产生基带信号，经过延时、目标特性的卷积调制后由数字模拟转换器(dac)播放输出，再经过上变频电路转换为射频信号。该方式下被动雷达信号的瞬时带宽受到dac芯片的采样及输出性能的约束，同时上变频电路会对信号的幅度、相位带来一定程度的非线性失真，导致最终模拟的多目标回波特性的精度不高。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种被动雷达目标回波模拟系统，解决原有被动雷达目标回波模拟系统因dac芯片的采样及输出性能影响导致的瞬时带宽小及多目标回波特性模拟精度不高的问题。
5.为了解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：
6.一种被动雷达目标回波模拟系统，包括：依次连接的射频信号发生器20，功分单元30和幅相控制单元40；总控单元10，其分别与所述射频信号发生器20和所述幅相控制单元40连接；所述总控单元10用于对接收到的控制命令进行解析后，得到被动雷达工作参数及目标参数，并将所述被动雷达工作参数及目标参数转换成第一控制指令和第二控制指令；所述射频信号发生器20用于根据所述第一控制命令生成基准微波信号；所述功分单元30用于将接收到的所述基准微波信号功分成n路微波信号，其中，n为正整数且n≥2；所述幅相控制单元40用于接收所述第二控制指令，根据所述第二控制指令分别调整所述n路微波信号的输出幅度和输出相位，然后将所述n路微波信号合成后输出。
7.可选地，所述的总控单元10包括：目标回波建模模块101、幅相校准模块102及通信控制模块103，所述通信控制模块103分别与所述目标回波建模模块101、所述幅相校准模块102、所述射频信号发生器20和所述幅相控制单元40连接；所述通信控制模块103用于接收外部输入的控制命令，对所述控制命令解析后，得到被动雷达工作参数及目标参数，并传输给所述目标回波建模模块101；所述目标回波建模模块101根据所述被动雷达工作参数及目标参数，构建不同场景模型下的目标回波模拟信号，并将所述目标回波模拟信号回传给所述通信控制模块103；所述幅相校准模块102用于在所述被动雷达目标回波模拟系统初始化阶段校准所述幅相控制单元40的的n路输出通道的幅度及相位，配合网络分析仪测试不同工作频率下n路输出通道的初始幅度及相位差，并记录校准结果；所述通信控制模块103还
用于读取所述校准结果和所述目标回波模拟信号，并将其转换为所述第一控制指令发送给所述射频信号发生器20及转换为所述第二控制指令发送给所述幅相控制单元40。
8.可选地，所述第一控制指令包括：脉宽改变指令、重频改变指令、频率改变指令、功率改变指令和信号通断指令；所述第二控制指令包括：n通道幅度改变指令、n通道相位改变指令。
9.可选地，所述射频信号发生器20根据脉宽改变指令设置输出的基准微波信号的脉冲宽度；根据重频改变指令设置输出的基准微波信号的脉冲重复周期；根据频率改变指令设置输出的基准微波信号的频率；根据功率改变指令设置输出的基准微波信号的功率；根据信号通断指令设置是否输出基准微波信号。
10.可选地，所述功分单元30包括：相互连接的功率分配器301和功率放大器302；所述功率分配器301用于将所述基准微波信号功分成所述n路微波信号；所述功率放大器302用于对所述n路微波信号进行功率补偿后输出。
11.可选地，所述幅相控制单元40包括：幅相译码电路401、n个数控衰减器(a1～an)、n个数控移相器(b1～bn)和功率合成器402；所述功率放大器302分别与所述n个数控衰减器(a1～an)连接，所述n个数控衰减器(a1～an)和所述n个数控移相器(b1～bn)一一对应连接；所述n个数控移相器(b1～bn)与所述功率合成器402连接；所述幅相译码电路401用于解析n通道幅度改变指令和n通道相位改变指令，获取n路微波信号的相位和幅度信息，并将其转换为幅度控制信号和相位控制信号；所述n个数控衰减器(a1～an)用于根据所述幅度控制信号分别对n路微波信号进行功率衰减；所述n个数控移相器(b1～bn)用于根据所述相位控制信号分别对n路微波信号进行移相；所述功率合成器402用于对功率衰减和移相后的所述n路微波信号合成一路携带多目标信息的回波信号输出。
12.可选地，所述射频信号发生器20、数控衰减器(a1～an)及数控移相器(b1～bn)的工作带宽均大于10ghz。
13.可选地，所述总控单元10通过网线与所述射频信号发生器20及所述幅相控制单元40通信。
14.可选地，所述携带多目标信息的回波信号ur(t)：
[0015][0016]
式中，m代表目标的个数，ai、φi分别是第i个目标的回波幅度和相对相位,fa是目标回波信号的频率，t表示时间。
[0017]
可选地，所述幅相控制单元中一个数控衰减器加一个数控移相器为一个通道，模拟产生单个目标的回波信号。
[0018]
本发明具有以下优点之一：
[0019]
本发明提供了一种考虑多目标模型的被动雷达目标回波模拟系统。系统中选用的射频信号发生器、数控衰减器及数控移相器的工作带宽均大于10ghz，对不同工作频率及瞬时带宽的被动雷达都能适用，具有很好的通用性。本系统提供了各个通道初始幅度及相位校准功能，保证了不同工作频率下多目标回波的模拟精度。
附图说明
[0020]
图1为本发明一实施例提供的被动雷达目标回波模拟系统的原理框图；
[0021]
图2为本发明一实施例提供的被动雷达目标回波模拟系统的硬件架构示意图；
[0022]
图3为本发明一实施例提供的总控单元的组成结构框图。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种被动雷达目标回波模拟系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
[0024]
如图1所示，一种被动雷达目标回波模拟系统，包括：依次连接的射频信号发生器20，功分单元30和幅相控制单元40；总控单元10，其分别与所述射频信号发生器20和所述幅相控制单元40连接。
[0025]
所述总控单元10用于对接收到的控制命令进行解析后，得到被动雷达工作参数及目标参数。所述总控单元10还用于构建多目标回波信号模型，生成多个通道目标回波的幅度及相位信息，并将所述被动雷达工作参数、目标参数及多个通道目标回波幅相信息转换成第一控制指令和第二控制指令。
[0026]
具体的，所述总控单元10能够接收外部输入的控制命令，对控制命令解析后，得到被动雷达工作参数及目标参数，并根据常规的被动雷达目标回波模型计算目标回波模拟信息，例如包括常规脉冲信号模型、频率捷变信号模型、脉内调制信号模型、重频相关信号、连续波调制信号模型等(即现有的常用的回波模型计算即可，在此不再赘述)。然后将目标回波模拟信息转换为不同的控制指令发送给射频信号发生器及幅相控制单元，控制系统内各单元协同工作。
[0027]
所述射频信号发生器20用于根据所述第一控制命令生成基准微波信号；所述功分单元30用于将接收到的所述基准微波信号功分成n路微波信号，其中，n为正整数且n≥2。
[0028]
所述幅相控制单元40用于接收所述第二控制指令，根据所述第二控制指令分别调整所述n路微波信号的输出幅度和输出相位，然后将所述n路微波信号合成后输出。
[0029]
如图3所示，所述的总控单元10包括：目标回波建模模块101、幅相校准模块102及通信控制模块103，所述通信控制模块103分别与所述目标回波建模模块101、所述幅相校准模块102、所述射频信号发生器20和所述幅相控制单元40连接。所述通信控制模块103用于接收外部输入的控制命令，对所述控制命令解析后，得到被动雷达工作参数及目标参数，并传输给所述目标回波建模模块101。
[0030]
所述目标回波建模模块101根据所述被动雷达工作参数及目标参数，构建不同场景模型下的目标回波模拟信号，并将多个通道的所述目标回波模拟信号回传给所述通信控制模块103。
[0031]
所述幅相校准模块102用于在所述被动雷达目标回波模拟系统初始化阶段校准幅相控制单元40的n路输出通道(所述幅相控制单元40中一个数控衰减器加一个数控移相器为一个通道，在本实施例中为n路输出通道)的幅度及相位，配合网络分析仪测试不同工作频率下n路输出通道的初始幅度及相位差，并记录校准结果。
[0032]
所述的通信控制模块103可以读取幅相校准模块的校准结果和目标回波建模模块的计算结果，然后转换为不同的控制指令发送给射频信号发生器20及幅相控制单元40。即，所述通信控制模块103还用于读取所述校准结果和所述目标回波模拟信号，并将其转换为所述第一控制指令发送给所述射频信号发生器20及转换为所述第二控制指令发送给所述幅相控制单元40。
[0033]
在本实施例中，所述第一控制指令包括：脉宽改变指令、重频改变指令、频率改变指令、功率改变指令和信号通断指令；所述第二控制指令包括：n通道幅度改变指令、n通道相位改变指令。
[0034]
在本实施例中，所述射频信号发生器20选用标准仪表架构,支持scpi语言远程控制。射频信号发生器20通过千兆网口与所述的总控单元10连接，用于根据总控单元10的控制指令输出基准微波信号。具体的，根据脉宽改变指令设置输出的基准微波信号的脉冲宽度；根据重频改变指令设置输出的基准微波信号的脉冲重复周期；根据频率改变指令设置输出的基准微波信号的频率；根据功率改变指令设置输出的基准微波信号的功率；根据信号通断指令设置是否输出基准微波信号。
[0035]
所述的射频信号发生器20输出的基准微波信号形式优选为：
[0036]
ur(t)＝a0cos(2πfat φ0)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0037]
式中：ur(t)表示基准微波信号，a0为基准微波信号振幅；fa为基准微波信号的频率；φ0为初始相位，t表示时间。
[0038]
如图2所示，在本实施例中，所述功分单元30包括：相互连接的功率分配器301和功率放大器302；所述功率分配器301用于将所述基准微波信号功分成所述n路微波信号；所述功率放大器302用于对所述n路微波信号进行功率补偿后输出。
[0039]
请继续参考图2所示，所述幅相控制单元40包括：幅相译码电路401、n个数控衰减器(a1～an)、n个数控移相器(b1～bn)和功率合成器402；所述功率放大器302分别与所述n个数控衰减器(a1～an)连接，所述n个数控衰减器(a1～an)和所述n个数控移相器(b1～bn)一一对应连接；所述n个数控移相器(b1～bn)与所述功率合成器402连接。所述幅相译码电路401分别与所述n个数控衰减器(a1～an)和n个数控移相器(b1～bn)连接。
[0040]
所述幅相译码电路401用于解析n通道幅度改变指令和n通道相位改变指令，获取n路微波信号(各通道信号)的相位和幅度信息，并将其转换为幅度控制信号和相位控制信号。即，所述幅相译码电路401通过网口接收总控单元10的n通道幅度改变指令，将其转换为各个数控衰减器可以识别的幅度控制电压信号，分别发送给n个数控衰减器(a1～an)，其中，n为正整数，n≥2。
[0041]
所述n个数控衰减器(a1～an)用于根据所述幅度控制信号分别对n路微波信号进行功率衰减。各个数控衰减器根据收到的幅度控制电压信号，分别对功分单元30输出的各路微波信号进行功率衰减后输出，以实现幅度调节。
[0042]
幅相译码电路401还通过网口接收总控单元10的n通道相位改变指令，将其转换为
各个数控移相器可以识别的相位控制电压信号，分别发送给n个数控移相器(b1～bn)；其中，n为正整数，n≥2。
[0043]
所述n个数控移相器(b1～bn)用于根据所述相位控制信号分别对n路微波信号进行移相。即，各个数控移相器根据收到的相位控制电压信号，分别对各个数控衰减器输出的各路微波信号进行相位调整后输出。
[0044]
所述功率合成器402用于对功率衰减和移相后的所述n路微波信号合成一路携带多目标信息的回波信号输出。
[0045]
所述携带多目标信息的回波信号ur(t)：
[0046][0047]
式中，m代表目标的个数，ai、φi分别是第i个目标的回波幅度和相对相位,fa是目标回波信号的频率，t表示时间。
[0048]
在本实施例中，所述射频信号发生器20、数控衰减器(a1～an)及数控移相器(b1～bn)的工作带宽均大于10ghz。实现对不同工作频率及瞬时带宽的被动雷达都能适用，具有很好的通用性。
[0049]
幅相译码电路401采用可编程逻辑电路fpga作为控制芯片，接收网口传输的来自总控单元10的幅相控制指令，根据传输协议对指令解析译码后获得n个通道回波信号对应的幅度和相位信息，转换为幅度/相位电压控制信号后，经过cmos型三态缓冲门电路输出给各个数控衰减器和数控移相器。
[0050]
所述总控单元10通过网线与所述射频信号发生器20及所述幅相控制单元40通信。
[0051]
在本实施例中，所述幅相控制单元中一个数控衰减器加一个数控移相器为一个通道，模拟产生单个目标的回波信号，可以通过增加数控衰减器及数控移相器的数量来扩展系统能够模拟的最多的目标数量。
[0052]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0053]
应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于
硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0054]
另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0055]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。