[发明专利]一种宽带相参雷达目标模拟器

摘要

一种宽带相参雷达目标模拟器，是由接收端、发射端、功分器、下混频器、上混频器、瞬时测量接收机、DSP处理器、干扰调制器、PC机、目标回波时延补偿、调频步进频本振源、高分辨率雷达信号模拟模块组成；舰载雷达发射x波段调频步进频信号，雷达模拟器通过喇叭天线接收该信号，调频步进频本振源产生本振信号，经下混频去斜后产生中频信号经功分器分成两路，一路送给瞬时测量接收机完成对雷达载频信号、雷达脉冲重复周期、脉宽、脉幅参数的测量，一路送给高分辨率雷达信号模拟模块完成高分辨率一维目标距离像的模拟；目标回波时延补偿，解决去斜率时延的增大RMS衰减问题，经补偿的中频信号送往干扰调制器。本发明构思科学，所用器件数量少，成本低。

主权项

一种宽带相参雷达目标模拟器，其特征在于：它是由接收端、发射端、功分器、下混频器、上混频器、瞬时测量接收机、DSP处理器、干扰调制器、PC机即目标散射模型、目标回波时延补偿、调频步进频本振源、高分辨率雷达信号模拟模块组成；舰载雷达发射x波段调频步进频信号，雷达模拟器通过喇叭天线接收该信号，调频步进频本振源产生x波段、带宽为1.3G本振信号，经下混频去斜后产生中频信号，该中频信号经功分器分成两路，一路送给瞬时测量接收机完成对雷达载频信号、雷达脉冲重复周期、脉宽、脉幅参数的测量；一路送给高分辨率雷达信号模拟模块完成高分辨率一维目标距离像的模拟；高分辨率雷达信号模拟模块由DRFM模块和目标回波信号模拟模块组成，DRFM模块完成目标信号采样、数字序列存储，目标回波信号模拟模块完成对DRFM存储的数字序列进行距离调制、幅度调制和多普勒调制，并将结果送回到DRFM模块中；目标回波时延补偿，解决去斜率时延的增大，脉压主副比衰减问题，经补偿的中频信号送往干扰调制器；瞬时测量接收机测量出的雷达参数由DSP处理器处理后得出最佳欺骗干扰并将结果送给干扰调制器，高分辨率一维目标距离像由干扰调制器调制后与调频步进频本振源上混频经射频端喇叭向舰载雷达辐射出去；PC机即目标散射模型为雷达模拟器提供各种目标散射模型，同时控制目标回波信号模拟模块和干扰调制器协调工作，模拟产生了一个宽带雷达回波目标、欺骗干扰信号或是二者合成信号，由于上混频/下混频采用同一本振源，回放的雷达回波信号与雷达发射信号相参，满足舰载雷达回波相参技术要求；所述的接收端是型号为LB‑80180宽带喇叭天线，其功能是雷达模拟器通过天线接收舰载宽带雷达发射的调频步进频，该宽带信号进入雷达模拟器完成目标信号距离、速度的模拟，模拟器与天线之间通过低损耗电缆相连；所述的发射端是型号为LB‑80180宽带喇叭天线，其功能是雷达模拟器中频信号经上混频后通过发射端天线辐射出去；所述的功分器是型号为XTGP‑A0234宽带二路功分器，它对下混频的中频信号进行功分，分成两路；一路送给DRFM模块，一路送给目标回波信号模拟模块；所述的下混频器是型号为WHSP105宽带混频器，调频步进本振源与接收到的舰载宽带雷达信号进行去斜混频，混频后输出的中频信号为单一频率的窄带信号；所述的上混频器是型号为WHB52宽带混频器，包含有雷达目标距离和速度信息的中频 信号与调频步进本振源进行宽带上混频后产生目标回波信号经由雷达模拟器发射端天线辐射给舰载宽带高分辨率雷达；所述的DSP处理器型号是TMS320VC33，所述的瞬时测量接收机型号是DIFM080120，所述的干扰调制器这三种部件的功能是瞬时测量接收机完成对雷达目标信号各参数的测量，包括载频信号测量，雷达重复周期、脉宽、调频步进带宽参数；当舰载雷达工作并辐射信号时，雷达模拟器被动接收后计算出舰载雷达的相关信息；雷达参数由DSP处理器处理后，对DFRM模块中存储的数字脉冲信号延时后做幅度调制和相位调制，得出与欺骗干扰方式和最佳欺骗干扰效果有关的决策，根据DSP处理器的处理结果控制干扰调制器完成对雷达的欺骗干扰任务，调制通过复数乘法实现；所述的PC机即目标散射模型是装有目标散射模型数据库和控制指令界面的台式PC机，它提供干扰调制器开启干扰指令以及为高分辨率雷达信号模拟模块提供目标散射模型，目标散射模型从PC机数据库中读取；干扰调制器开启干扰由PC机进行人为控制，目标散射模型SwerlingI、II、III、IV Targets四种类型；所述的目标回波时延补偿完成DRFM模块模拟的目标回波信号与调频步进频本振源时延差，时延差随着目标回波信号延时变化而变化，对去斜数字脉压的主副比影响，目标回波时延由时间鉴别器、控制器和跟踪脉冲产生器以及波形整形电路构成，时间鉴别器是将DRFM频率脉冲与调频本振源脉冲在时间上比较，鉴别出它们之间的时差；当DRFM频率脉冲与调频本振源脉冲在时间上重合，输出误差电压为零；控制器的作用是将误差电压经变换，将其输出作为控制跟踪脉冲产生器的输入信号，使时延差向减小的方向变化，直到系统稳定跟踪，从而使目标回波信号中心与本振信号中心尽可能对齐，跟踪脉冲产生器输出脉冲经波形整形电路后送入混频器；所述的调频步进频本振源是与接收到的舰载雷达调频步进频信号相参且同步跳频的宽带信号，两者步进载频相差一个固定频率，其功能是与接收到的舰载雷达宽带信号完成去斜混频，产生一固定频率的中频信号，同时可以将包含由目标速度、距离、幅度信息的回波模拟信号上混频到x波段后经由雷达模拟器天线辐射出去，最后要产生一个与舰载雷达发射信号频率、时间斜率相同而时宽大于发射脉冲时宽的本振信号；该调频步进频本振源由FPGA模块同步产生两路控制信号，一路控制DDS芯片产生周期的线性调频信号，一路控制锁相环和综合产生周期的步进频信号，两路信号经信号调理后进行混频产生低频的调频步进频信号，信号调理由信号滤波电路和中频放大电路组成，输出的低频调频步进频信号经滤波处理后与x波段点频本振源进行上混频产生本发明需要的射频波段调频步进频本振源；线性调频信号 实现采用FPGA+DDS芯片的结构，通过FPGA模块配置DDS芯片的相应控制寄存器产生线性调频信号；首先FPGA模块根据主机指令生成基带信号再由DDS芯片将基带信号调制到中频，输出后再经过滤波及中频放大，整个信号产生过程是在数字域实现完成的；步进频信号实现同样采用FPGA+DDS芯片的结构，设计成两个信号通道，运用正交调制方法产生单边带信号，并保证较高的镜频/载漏抑制比；数字基带电路产生0～50MHz的I/Q两路正交基带信号，并通过选择开关改变点频本振获得高宽带的步进频信号；所述高分辨率雷达信号模拟模块由DRFM模块和目标回波模拟模块组成，其间相互连接，DRFM模块首先对中频模拟信号进行采样并将数据存储到RAM中，目标回波模拟模块提取RAM中数据，对其进行幅度、距离调制和多普勒调制并将数据结果重新输入到DRFM模块中，从而完成具有高分辨率雷达特性的宽带回波信号；DRFM模块对舰载雷达发射信号与调频步进频本振源去斜混频后产生的中频信号进行A/D采样，采样后的中频序列输入到FPGA模块进行目标信号距离、幅度以及多普勒调制；时钟控制电路提供DRFM模块时钟以及时序，使得电路协调工作；目标回波信号数字域模拟实现由M个串连的距离单元、数据锁存器和多普勒调制部分组成，移位寄存器实现对回波单元信号的幅度进行调制，延迟相加器将上一个距离单元输出的信号与本距离单元移位寄存器输出信号相加后延迟k个采样时间在传给下一个距离单元，多普勒调制部分由计数器、查表、希尔伯特变换器、两个乘法器和一个加法器构成，雷达模拟器从PC机取出目标速度经计数器计算出数字延迟后存入查表的ROM中，希尔伯特变换器产生与距离单元输出信号正交的信号序列，并用查表方式读出正交I、Q两路信号与经过数字调制的目标回波信号相乘再进行加法器求和输出中频序列送入DRFM模块。