線性調頻雷達目標速度模擬方法及回波信號模擬源的製作方法

2023-10-25 04:38:37 2

線性調頻雷達目標速度模擬方法及回波信號模擬源的製作方法
【專利摘要】本發明的線性調頻雷達目標速度模擬方法及回波信號模擬源，所述線性調頻雷達目標速度模擬方法兩個直接數字頻率合成源分別產生中心頻率為的線性調頻脈衝信號和頻率為的單頻信號，，為被測線性調頻雷達發射的基帶信號的頻率，為都卜勒頻率；將所述線性調頻脈衝信號和單頻信號混頻後再與本振信號混頻，產生回波模擬信號。
【專利說明】線性調頻雷達目標速度模擬方法及回波信號模擬源
【技術領域】
[0001]本發明涉及雷達仿真測試設備雷達信號模擬領域，具體涉及一種線性調頻雷達目標速度模擬方法及回波信號模擬源。
【背景技術】
[0002]在有動目標的情況下，雷達接收信號相對發射信號來說經過了壓縮或拉伸變換。對於脈衝體制的雷達來說，整個脈衝串信號被都卜勒頻率所調製，相當於都卜勒頻率是被脈衝重複頻率給採樣下來的，接收機也是通過這一點來解調都卜勒信息的。為了實現對目標速度的模擬，模擬信號每個脈衝都卜勒頻率分量的相位必須與實際情況下該時間點的相同，這樣接收機才能夠解調出都卜勒頻率，實現對雷達測速功能的測試。
[0003]對於雷達信號脈內調製是線性調頻體制的雷達，目前主要有兩大類方法來模擬目標的速度。第一大類是基於數字儲頻技術的目標模擬源設計，該方法可以有效模擬目標的速度特性，但是系統設計複雜，技術難度大，軟硬體成本非常高。第二大類是基於DDS的目標模擬源設計，如果我們採用一片DDS晶片直接產生回波模擬信號，要做到每個脈衝起始相位與實際情況相符，必須計算好每個脈衝各自的初始相位，並在產生每個脈衝的時候將該脈衝的初始相位設置到DDS的相位寄存器裡，這需要模擬源具有很高的工作時鐘頻率，從而加大模擬源的軟硬體設計難度和設計成本。另外一種基於DDS的設計方法是從雷達信號處理出發，經過推導得到，利用精確控制DDS觸發脈衝延時來達到模擬目標速度，但是該方法可以模擬的都卜勒頻率的解析度和頻率範圍受到多方面因素限制，具有一定的局限性。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在於提供一種線性調頻雷達目標速度模擬方法及回波信號模擬源，在有效模擬目標距離和速度特性的前提下，大大降低回波模擬源的工作時鐘頻率，從而極大地減小軟硬體設計難度，降低硬體成本。
[0005]為了達到上述的目的，本發明提供一種線性調頻雷達目標速度模擬方法，兩個直接數字頻率合成源分別產生中心頻率為
I的線性調頻脈衝信號和頻率為(/2 +Λ)的單頻信號，J1 +Λ = Λ，為被測線性調頻雷達發射的基帶信號的頻率，為都卜勒頻率；將所述線性調頻脈衝信號和單頻信號混頻後再與本振信號Λ混頻，產生回波模擬信號。
[0006]上述線性調頻雷達目標速度模擬方法，其中，所述線性調頻脈衝信號的線性調頻帶寬等於被測試線性調頻雷達的線性調頻帶寬。
[0007]本發明提供的另一技術方案是一種線性調頻雷達目標回波信號模擬源，包括數位訊號處理器、與所述數位訊號處理器連接的現場可編程門陣列，第一直接數字頻率合成源、第二直接數字頻率合成源、混頻器及濾波器集成模塊和微波混頻及微波衰減集成模塊；所述現場可編程門陣列控制所述第一直接數字頻率合成源和第二直接數字頻率合成源分別產生中心頻率為Λ的線性調頻脈衝信號和頻率為(為+^)的單頻信號，Z1 +/2 = /p/^為
被測線性調頻雷達發射的基帶信號的頻率,/^為都卜勒頻率；所述混頻器及濾波器集成模塊對所述線性調頻脈衝信號和單頻信號進行混頻、濾波，形成回波中頻模擬信號；所述回波中頻模擬信號在所述微波混頻及微波衰減集成模塊內與本振信號混頻，產生回波微波模擬信號。
[0008]本發明帶來以下有益效果:
本發明線性調頻雷達目標速度模擬方法及回波信號模擬源，可以有效地用於線性調頻脈衝雷達的測距測速等性能指標測試，大大降低了模擬源的工作時鐘頻率，從而減小了軟硬體設計難度，降低了硬體成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]本發明的線性調頻雷達目標速度模擬方法及回波信號模擬源由以下的實施例及附圖給出。
[0010]圖1是真實情況下雷達信號產生、發射和接收的示意圖。
[0011]圖2是本發明的線性調頻雷達目標速度模擬方法的原理圖。
[0012]圖3是本發明的線性調頻雷達目標回波信號模擬源的框圖。
【具體實施方式】
`[0013]以下將結合圖1~圖3對本發明的線性調頻雷達目標速度模擬方法及回波信號模擬源作進一步的詳細描述。
[0014]圖1所示是真實情況下雷達信號產生、發射和接收的示意圖。雷達發射的基帶信號/i由中頻產生，經過脈衝斬斷後再進行上變頻(/j和本振信號io混頻)，變為射頻發射出去，在空間中遇到運動目標從而發生時域的壓縮或拉伸，回波信號經過同樣的本振信號下變頻，變為回波中頻信號。
[0015]圖2所示是本發明的線性調頻雷達目標速度模擬方法的原理圖。本方法將測試線性調頻雷達發射的基帶信號(中頻信號)分成兩部分，一部分是中心頻率為/i的線性調頻脈衝信號(該線性調頻脈衝信號的線性調頻帶寬等於被測試線性調頻雷達的線性調頻帶寬)，另一部分是頻率為(J1 +fd)的單頻信號，分別由兩個直接數字頻率合成(DirectDigital Synthesizer, DDS)源產生,且有/j +/2 =/j,/j為都卜勒頻率,然後將兩部分信
號混頻後再與本振信號f混頻，產生回波微波模擬信號，圖2中Λ/表示!(被測試線性調
Jo4/ 2
頻雷達的線性調頻帶寬)。
[0016]圖3所示是可實現上述線性調頻雷達目標速度模擬方法的回波信號模擬源的框圖。所述回波信號模擬源包括數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP) 11、現場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)12、第一 DDS 源 13、第二 DDS 源 14、混頻器及濾波器集成模塊15和微波混頻及微波衰減集成模塊16 ； 整個模擬源有四個對外接口:系統時鐘、微波控制信號及同步脈衝、CAN接口、回波信號模擬輸出；系統時鐘雷達提供，可保證良好的相參性；同步脈衝即為雷達發射信號的脈衝重複頻率；
所述DSP 11通過CAN總線與上位機(模擬源控制計算機，圖3中未示)連接，模擬源控制計算機可以通過CAN總線設定回波信號模擬源的模擬回波信號距離、速度以及工作模式等;
所述FPGA 12與所述DSP 11連接，所述FPGA 12和DSP 11構成整個模擬源的控制單
元;
所述第一 DDS源13和第二 DDS源14分別與所述FPGA 12連接，所述FPGA 12控制所述第一 DDS源13和第二 DDS源14分別產生中心頻率為<的線性調頻脈衝信號和頻率為
c/2 + Ji)的單頻信號，Jri的選擇應確保/盧認+力)混頻後在後級濾波器帶內的雜散和諧波越少越好；
所述混頻器及濾波器集成模塊15分別與所述第一 DDS源13和第二 DDS源14連接，用
於對中心頻率為力的線性調頻脈衝信號和頻率為(Ji +fd)的單頻信號進行混頻、濾波，形
成回波中頻模擬信號；
所述回波中頻模擬信號經衰減作用後在所述微波混頻及微波衰減集成模塊16內與本
振信號/。混頻,產生回波微波模擬信號,本陣信號Λ由所述微波混頻及微波衰減集成模塊16產生。
[0017]本發明的回波模擬信號與真實回波模型是存在差異的:第一，模擬信號中，中心頻率為力的線性調頻脈衝信號的產生方法是用DDS在每個脈衝內產生一個初始相位為O的線性調頻信號，而/2+/|的單頻信號是由DDS直接產生，其相位是滿足正弦波規律的，所以整
個脈衝串的相位並不符合實際情況；第二，模擬信號的脈衝寬度和脈衝頻率是不隨目標速度的變化而變化的，這點也並不符合實際情況。但是根據經典雷達理論以及雷達信號處理原理，本發明給出的方法所產生的回波模擬信號與真實回波的差異並不影響雷達信號處理機對回波信號的處理。為了驗證這個結論，對真實回波模型和模擬回波模型進行了仿真，結果證明本方法是有效的。
【權利要求】
1.一種線性調頻雷達目標速度模擬方法，其特徵在於，兩個直接數字頻率合成源分別產生中心頻率為Λ的線性調頻脈衝信號和頻率為Λ +Λ的單頻信號，Z1 +/2 = Λ，為被測線性調頻雷達發射的基帶信號的頻率，Λ為都卜勒頻率；將所述線性調頻脈衝信號和單頻信號混頻後再與本振信號/混頻，產生回波模擬信號。
2.如權利要求1所述的線性調頻雷達目標速度模擬方法，其特徵在於，所述線性調頻脈衝信號的線性調頻帶寬等於被測試線性調頻雷達的線性調頻帶寬。
3.—種線性調頻雷達目標回波信號模擬源，包括數位訊號處理器、與所述數位訊號處理器連接的現場可編程門陣列，其特徵在於，所述模擬源還包括第一直接數字頻率合成源、第二直接數字頻率合成源、混頻器及濾波器集成模塊和微波混頻及微波衰減集成模塊；所述現場可編程門陣列控制所述第一直接數字頻率合成源和第二直接數字頻率合成源分別產生中心頻率為/丨的線性調頻脈衝信號和頻率為為+Ji的單頻信號,J1 +/2 = JrJfj為被測線性調頻雷達發射的基帶信號的頻率，i為都卜勒頻率； 所述混頻器及濾波器集成模塊對所述線性調頻脈衝信號和單頻信號進行混頻、濾波，形成回波中頻模擬信號； 所述回波中頻模擬信號在所述微波混頻及微波衰減集成模塊內與本振信號混頻，產生回波微波模擬信號。
【文檔編號】G01S7/40GK103529433SQ201210230614
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月5日 優先權日:2012年7月5日
【發明者】邵晟, 盧巖輝, 李媛媛, 劉瑩, 張琦, 姜海衛 申請人:上海無線電設備研究所