阅读说明：本技术 一种雷达信号源 (Radar signal source ) 是由 杨旭宏 陈立明 章瑜 于 2020-04-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及雷达信号,具体涉及一种雷达信号源,包括主控计算机,与主控计算机相连用于将多路独立雷达信号通道生成的数字信号合成模拟中频信号的波形产生模块,与波形产生模块相连的用于将模拟中频信号进行上变频激励放大的上变频激励模块,与上变频激励模块相连的用于对信号进行放大的外置功放模块,以及与上变频激励模块直接相连或与外置功放模块相连用于模拟产生雷达信号的多波段天线；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的信号种类单一、调节灵活性较差的缺陷。(The invention relates to radar signals, in particular to a radar signal source, which comprises a main control computer, a waveform generation module, an up-conversion excitation module, an external power amplification module and a multiband antenna, wherein the waveform generation module is connected with the main control computer and is used for synthesizing digital signals generated by multiple independent radar signal channels into analog intermediate-frequency signals; the technical scheme provided by the invention can effectively overcome the defects of single signal type and poor regulation flexibility in the prior art.)

一种雷达信号源

技术领域

本发明涉及雷达信号，具体涉及一种雷达信号源。

背景技术

目前电子战装备的训练，由于训练用信号环境大多是性能落后且单一的信号源，或者可设置参数种类和范围较少的简单信号发生器，导致电子战装备训练层次和复杂电磁环境的适应能力难以提高。多通道中频信号产生技术可以同时产生参数独立可调的多路信号，经上变频及功放，辐射复杂电磁信号环境，供电子战装备实战化训练使用。

现有电子战装备训练所使用的雷达信号源主要存在以下几点不足：一是训练信号环境单一，大多是比较陈旧的信号源和以前随装配发的信号发生器为主；二是训练信号可设置的参数种类和范围较少，参数设置种类大多是频率、脉冲宽度、重复频率，范围大多是单一波段或特定装备适应参数，这样大大局限了电子战装备操作人员对信号识别能力的提高。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种雷达信号源，能够有效克服现有技术所存在的信号种类单一、调节灵活性较差的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种雷达信号源，包括主控计算机，与所述主控计算机相连用于将多路独立雷达信号通道生成的数字信号合成模拟中频信号的波形产生模块，与所述波形产生模块相连的用于将模拟中频信号进行上变频激励放大的上变频激励模块，与所述上变频激励模块相连的用于对信号进行放大的外置功放模块，以及与所述上变频激励模块直接相连或与外置功放模块相连用于模拟产生雷达信号的多波段天线。

优选地，所述波形产生模块包括用于接收主控计算机发送的雷达参数的控制接口模块，用于根据雷达参数生成不同形式数字信号的信号产生器，用于将多个信号产生器生成的数字信号通过直接数字频率合成技术合成数字中频信号的数字频率合成模块，以及用于将数字中频信号转换为宽带模拟中频信号的宽带D/A转换模块。

优选地，所述控制接口模块通过以太网接口、RS232串口接收主控计算机发送的雷达参数。

优选地，所述信号产生器包括用于产生单点频信号、线性调频信号、频率编码信号、频率分集、相位编码信号的频率相位调制模块，以及与所述频率相位调制模块相连的用于根据脉宽和重频变化完成信号脉冲切割的脉冲调制模块。

优选地，所述信号产生器采用1GHz的3U宽带数字收发板，所述宽带数字收发板的接收链路完成1路宽带中频信号采集、数字下变频、滤波抽取形成基带信号；所述宽带数字收发板的发射链路完成1路宽带中频信号的产生。

优选地，所述数字频率合成模块采用基于cordic算法的DDS FPGA。

优选地，所述上变频激励模块包括控制模块，与所述控制模块相连的用于将中频信号进行上变频激励放大的上变频模块，与所述控制模块、上变频模块相连的用于为上变频模块提供本振信号同时为系统提供时钟信号的本振模块，以及电源模块。

优选地，所述多波段天线、外置功放模块均分为0.2～2GHz、2～6GHz、6～18GHz三个波段，其中0.2～2GHz采用对周天线，2～6GHz和6～18GHz采用脊喇叭天线。

优选地，所述多波段天线安装在加固三角架上，所述外置功放模块集成到独立机箱中。

优选地，还包括用于为所述波形产生模块、上变频激励模块供电的二次电源模块，以及在没有市电时为系统提供交流电的移动交流电源。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种雷达信号源，通过同时产生多个不同形式的雷达信号能够生成复杂电磁环境，即通过多通道中频信号产生技术，同时产生多路雷达参数独立且可调的中频信号，经上变频变成不同频段的信号，构成复杂电磁环境，由于多路雷达信号通道的雷达参数均可独立设置，因此信号复杂程度就灵活可控，为电子战装备训练环境的构建提供了丰富的雷达信号源，有利于提高电子战装备操作人员截获、识别信号的能力。

附图说明

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。

图1为本发明系统示意图；

图2为本发明图1中波形产生模块的算法框图；

图3为本发明信号产生器采用的宽带数字收发板的原理框图；

图4为本发明数字频率合成模块采用基于cordic算法的DDS FPGA的原理框图；

图5为本发明图1中上变频激励模块的原理框图；

图6为本发明图1中外置功放模块的原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种雷达信号源，如图1至图6所示，包括主控计算机，与主控计算机相连用于将多路独立雷达信号通道生成的数字信号合成模拟中频信号的波形产生模块，与波形产生模块相连的用于将模拟中频信号进行上变频激励放大的上变频激励模块，与上变频激励模块相连的用于对信号进行放大的外置功放模块，以及与上变频激励模块直接相连或与外置功放模块相连用于模拟产生雷达信号的多波段天线。

主控计算机采用一台便携式计算机，可以通过有线或无线网络完成对主机设备的控制，同时实现雷达参数编辑、人机交互等功能。

多路信号产生的核心算法均在波形产生模块的FPGA中实现，根据功能要求，共设计16个独立的雷达信号通道，每个信号产生器能够根据雷达参数生成不同形式的雷达信号，通过以太网接口、RS232串口，上位机能够实现对这16个雷达信号通道的控制。

如图2所示，波形产生模块包括用于接收主控计算机发送的雷达参数的控制接口模块，用于根据雷达参数生成不同形式数字信号的信号产生器，用于将多个信号产生器生成的数字信号通过直接数字频率合成技术合成数字中频信号的数字频率合成模块，以及用于将数字中频信号转换为宽带模拟中频信号的宽带D/A转换模块。

控制接口模块通过以太网接口、RS232串口接收主控计算机发送的雷达参数。

信号产生器包括用于产生单点频信号、线性调频信号、频率编码信号、频率分集、相位编码信号的频率相位调制模块，以及与频率相位调制模块相连的用于根据脉宽和重频变化完成信号脉冲切割的脉冲调制模块。

如图3所示，信号产生器采用1GHz的3U宽带数字收发板，宽带数字收发板的接收链路完成1路宽带中频信号采集、数字下变频、滤波抽取形成基带信号；宽带数字收发板的发射链路完成1路宽带中频信号(数字中频或基带信号内插)的产生，对外接口包括光纤(10Gbps)、TTL、RS422、RS232、千兆网/百兆网(二选一)。

AD9625芯片完成1路宽带中频信号的采集，通过J204B协议送至FPGA中进行串并转换以及相应的混频、滤波处理；AD9739芯片将FPGA产生的数字中频波形通过高速LVDS接口转换成模拟中频信号送出。

FPGA完成对采集信号的数字处理、分析，以及波形产生的数字处理工作。FPGA处理主要考虑乘法器资源的使用情况，ADC及DAC的采样时钟为2.4GHz，FPGA内部乘法器处理的时钟为240MHz，需要10路并行处理。FPGA的型号为XC7VX690T2FFG1927，共有3600个乘法器，因此在程序设计时，根据具体的需求综合确定滤波器的阶数。

如图4所示，数字频率合成模块采用基于cordic算法的DDS FPGA。FPGA通过直接数字频率合成技术产生中频数字信号，它具有频率分辨率高、转换速度快、相位连续等许多优点。DDS传统采用查找表的方法实现，但其存放相位到幅度转换的查找表ROM的大小和相位精度的位数成指数关系，当精度要求很高时，需要大容量ROM，因此采用查表法无法设计高精度高速度的DDS。采用cordic算法实现超函数时，则无需使用乘法器，只需要一个最小的查找表，利用简单的移位和相加运算，即可产生高精度的正余弦波形，尤其适合FPGA实现。

如图5所示，上变频激励模块包括控制模块，与控制模块相连的用于将中频信号进行上变频激励放大的上变频模块，与控制模块、上变频模块相连的用于为上变频模块提供本振信号同时为系统提供时钟信号的本振模块，以及电源模块。

多波段天线、外置功放模块均分为0.2～2GHz、2～6GHz、6～18GHz三个波段，其中0.2～2GHz采用对周天线，2～6GHz和6～18GHz采用脊喇叭天线。在本申请技术方案中，优先选用6～18GHz的波段。

系统考虑两种使用方式，在近场距离环境下直接将激励输出接到多波段天线，远场距离环境下利用外置功放模块进行进一步功率放大后接到多波段天线，以增加作用距离。

多波段天线安装在加固三角架上，外置功放模块集成到独立机箱中。其中，0.2～2GHz功率放大器的技术指标(常温25℃室内，50欧姆阻抗，+48V±10％)，如下表1所示：

指标参数	最小值	典型值	最大值	单位
					频率范围	0.2	-	2	GHz
增益	40	-	-	dB
					增益平坦度	-	±2.5	-	dB
输出饱和功率	-	37	-	dBm
					输入端口驻波	-	2.0	-	:1
输出端口驻波	-	2.0	-	:1
					电压	-	48	-	V
电流	-	0.6		A

表1

2～6GHz功率放大器的技术指标(常温25℃室内，50欧姆阻抗，+48V±10％)，如下表2所示：

表2

6～18GHz功率放大器的技术指标(常温25℃室内，50欧姆阻抗，+48V±10％)，如下表所示：

指标参数	最小值	典型值	最大值	单位
					频率范围	6	-	18	GHz
增益	30	-	-	dB
					增益平坦度	-	±2.5	-	dB
输出饱和功率		37	-	dBm
					输入驻波	-	2.0	-	:1
输出驻波	-	2.0	-	:1
					电压	-	12	-	V
电流	-	7.5		A

表3

多波段天线的技术指标如下表4所示：

表4

还包括用于为波形产生模块、上变频激励模块供电的二次电源模块，以及在没有市电时为系统提供交流电的移动交流电源。移动交流电源选用BJC-1000W便携式交直流电源。

基于本申请的雷达信号源，在此提出一种用于雷达信号源的多通道中频信号产生方法，包括以下步骤：

S1、通过上位机向波形产生模块中的多路信号产生支路发送相应信号参数，多路信号产生支路根据信号参数生成不同形式的数字信号；

S2、对多路数字信号进行数字频率合成，生成模拟中频信号。

如图3所示，信号产生器的工作过程如下：

S1、ADC芯片完成1路宽带中频信号的采集，通过J204B协议送至FPGA中进行串并转换以及相应的混频、滤波处理；

S2、FPGA完成对采集信号的数字处理、分析，以及波形产生的数字处理工作；

S3、DAC芯片将FPGA生成的数字中频信号通过高速LVDS接口转换成模拟中频信号送出。

通过上变频激励模块将宽带中频信号与本振信号进行混频，包括以下步骤：

S1、来自波形产生模块中的宽带D/A转换模块输出的1.8GHz中频信号先经过中频带通滤波；

S2、将S1中经过衰减的信号与23.8GHz的第一本振信号进行第一次混频得到22GHz的高中频信号；

S3、将S2中混频后的信号经过滤波放大后与22.35GHz～40GHz的第二本振信号进行混频，得到0.35GHz～18GHz信号。

其中，23.8GHz的第一本振信号、22.35GHz～40GHz的第二本振信号均由本振模块产生。

上变频激励模块将宽带中频信号与本振信号进行混频后分成0.2～2GHz、2～6GHz、6～18GHz三个波段的信号，每个波段的信号经过带通滤波器滤波后，经过数字衰减、放大，最后再经过开关滤波对谐波进行抑制后输出给发射信道。在本申请技术方案中，优先选用6～18GHz的波段。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。