[发明专利]一种射频半实物仿真数字化阵列实施系统及方法

说明书

本发明涉及射频天线阵列技术领域，公开了一种射频半实物仿真数字化阵列实施系统及方法，该方法采用的实施系统，包括：信号模拟单元、信号调理单元、天线阵列辐射单元，所述信号模拟单元由工作站、基带产生模块、上变频模块组成，所述信号调理单元由功率放大器、极化控制开关组成，所述天线阵列辐射单元由多个喇叭天线组成，所述接口包括：单元之间接口、单元内部接口。本发明避免了大量微波器件的使用消耗，避免了建设复杂昂贵的馈电通道网络，有效的提高系统复杂信号环境构建能力，增强了系统使用的灵活性。有效的压缩建设成本，还可为面目标模拟提供一种新的方法途径，亦可以推广应用于其他射频仿真系统中。

技术领域

本发明涉及射频天线阵列技术领域，尤其涉及一种射频半实物仿真数字化阵列实施系统及方法。

背景技术

射频半实物仿真系统：把数学模型、物理效应模型与实际的系统联系在一起组成的仿真系统，用于开展仿真试验或进行相关研究。

天线阵列：主要由射频馈电通道、控制计算机和球面天线阵组成，工作时，射频通道在控制计算机控制下将射频信号按一定的幅度和相位馈送到天线阵列各个辐射单元，模拟雷达等目标在方位角和俯仰角的连续运动。

三元组：仿真系统所模拟的目标信号是以天线阵列上相邻的三个单元的合成信号来表示，此三个单元按等边三角形排列，构成一个子阵列，称之为三元组。

射频半实物仿真以其重复性好、样本量大、组织成本低等优势，在电子信息装备仿真领域得到了广泛的运用。射频半实物仿真系统一般由仿真主控、信号模拟器、天线阵列等部分组成，其中，天线阵列主要用于完成目标运动特性模拟和生成复杂信号环境，是射频半实物仿真系统的核心组成部分，天线阵列主要由馈电通道和辐射单元阵面两大部分组成，馈电通道用于接收信号模拟器输出的射频脉冲信号，并对信号的幅度、相位进行调制，通过开关矩阵输送到位于阵面上指定的辐射单元。由于天线阵列馈电通道在同一时间只能对一个脉冲的幅度相位进行调制，因此只能在时间域上对脉冲信号进行排序采用依次输出的方法，通常一路馈电通道对应一个辐射源信号的模拟能力，若模拟多个辐射源，会导致在同一时刻出现多个不同辐射源信号重叠，只能保留其中一个脉冲而对其他脉冲采取丢失处理，进而影响信号模拟的完整性和逼真度。因此，馈电通道的数量规模决定了天线阵列能够模拟目标的数量和射频信号环境的复杂度。传统天线阵列馈电通道每一路通常包括接口单元、精控单元、粗控单元以及末端合成单元等部分，由大量的移相器、衰减器、功率放大器、电子开关矩阵等射频器件组成，如图1所示，单路馈电通道造价昂贵。若单纯通过增加馈电通道数量规模来提高天线阵列信号模拟能力存在两个方面的问题：第一，性价比低，一个中等规模的天线阵列单个馈电通道造价近几百万人民币，每增加一个目标模拟能力需建设一路新的馈电通道，而通常复杂信号环境的模拟需模拟几十个甚至上百个目标辐射源，显然简单增加馈电通道的数量效益太低，可行性差；第二，工程实现难度大，馈电通道由大量的射频器件组成，一路典型的馈电通道通常包括几百个射频器件，安装于数十个机柜中，然而，为了确保系统电性能指标，馈电通道必须安装于靠近天线阵列的位置，安装空间有限，难以满足大量馈电通道的安装需求，且如此多射频器件在有限空间集成，其电磁兼容性也很难得到保证。

为了提高射频半实物仿真天线阵列复杂信号环境模拟能力，本发明提出一种新的馈电通道设计方法，该方法突破传统馈电通道设计思想，采用全新的“信号模拟器+馈电通道”一体化设计理念，对馈电通道组成结构进行设计优化，在可控的建设成本下，实现了天线阵列多目标、高密度电磁环境模拟能力，相比现有馈电通道设计技术，技术性能得到显著提高。

目前，射频半实物仿真天线阵列馈电通道采用移相器、衰减器、功率放大器、电子开关矩阵等大量射频器件，将信号模拟器产生的单路信号传输至位于天线阵列上的辐射单元，可满足相对简单电磁信号环境的模拟需求，对于复杂电磁信号模拟尚无有效方法。与本发明相关的现有技术方案