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文檔簡介
一種多波段搜索雷達模擬器的收發(fā)設(shè)計
0干擾效果仿真研究雷達模擬器是模擬雷達技術(shù)性能的專用電子設(shè)備。它不僅可以測試和評估雷達系統(tǒng)的性能,而且可以模擬中國軍事訓(xùn)練設(shè)備和敵方雷達的ecm算法和過程,定量測試試驗設(shè)備的干擾效果。在電子對抗仿真實驗系統(tǒng)中,集目標、雜波和干擾模擬于一體的射頻信號生成系統(tǒng),主要用于雷達抗干擾性能的評估和檢驗,而雷達模擬器系統(tǒng)主要用來檢驗和評估干擾機的干擾效果。本文詳細地介紹一種多波段(L、S、C、X)雷達模擬器的收/發(fā)設(shè)計,它產(chǎn)生了多波段的雷達模擬信號,同時將干擾機的干擾信號和目標模擬信號、雜波模擬信號融于一體進行接收,從而檢驗干擾機對雷達的干擾效果及雷達本身的抗干擾能力,較好地滿足了系統(tǒng)要求。1自適應(yīng)跳頻增強接收根據(jù)某系統(tǒng)要求,該雷達模擬器收/發(fā)系統(tǒng)要完成多波段雷達模擬信號的產(chǎn)生及模擬雷達信號發(fā)射;將接收多波段的干擾信號、產(chǎn)生的目標模擬信號及雜波模擬信號送天饋模擬系統(tǒng)后形成和、差及副瓣匿影通道,完成對該三通道的信號接收及中頻直接采樣形成I/Q數(shù)字信號送信號處理;同時增加一路偵察接收機主要完成對L、S、C、X四個波段的干擾信號的偵察接收,找出工作頻段內(nèi)干擾最小點,向信號處理或監(jiān)控提供干擾最小點的頻率代碼,以改變本振頻率,即實現(xiàn)自適應(yīng)跳頻增強接收機的抗干擾措施。由于接收機要接收L、S、C、X四個波段的信號,且相對帶寬較寬(L:32%,S:33%,C:22%,X:16%),若要設(shè)計一覆蓋四個波段的寬帶接收機而不產(chǎn)生交調(diào)是比較困難的,而且設(shè)備量大。這里采用的方法是壓縮接收前端的頻帶范圍,通過點頻標信號將L、S、C等波段要接收的信號上變到X波段,此時相對帶寬較窄比較容易實現(xiàn),同時只需產(chǎn)生一個X波段的一本振,然后以X波段接收機為基本接收通道完成對所要求的四個頻率范圍信號的接收功能。具體實現(xiàn)如圖1所示:對多波段寬帶干擾信號,當(dāng)信號在L、S、C波段時,通過不同的變頻本振信號將它們上變到X波段,再與寬帶的X波段一本振混頻轉(zhuǎn)換為固定的中頻信號加到天饋模擬單元,當(dāng)信號為X波段時直接與一本振混頻頻轉(zhuǎn)換為固定的中頻信號加到天饋模擬單元。對回波模擬信號及雜波模擬信號采用在基帶上產(chǎn)生數(shù)字的I、Q信號,通過數(shù)字上變頻、混頻、幅度控制產(chǎn)生與干擾同頻、幅度可控的回波模擬信號和雜波模擬信號加到天饋模擬單元。通過天饋模擬單元形成和、差及副瓣匿影通道,在和通道上實現(xiàn)“寬限窄”功能,再經(jīng)過一次變頻產(chǎn)生中頻信號,對該信號進行直接中頻采樣、數(shù)字下變頻產(chǎn)生三路數(shù)字I、Q信號送信號處理進行分析。2信號輸出電路在系統(tǒng)仿真時,發(fā)射模擬信號用于模擬雷達的發(fā)射信號,電子偵察接收機偵收到雷達信號后,產(chǎn)生雷達干擾信號以便檢驗干擾機對雷達的干擾效果或雷達的抗干擾能力,本方案采用在基帶上產(chǎn)生所需波形的I、Q數(shù)字信號,將該信號經(jīng)過數(shù)字上變頻、D/A變換與二本振混頻產(chǎn)生固定頻率的射頻信號,通過單刀雙擲開關(guān)選擇分時輸出,一路作為回波模擬信號,一路與寬帶X波段一本振混頻、開關(guān)濾波再于變頻本振混頻可分別產(chǎn)生L、S、C、X四個波段的雷達模擬信號。具體實現(xiàn)如圖2所示。該模擬信號通過系統(tǒng)控制,實現(xiàn)方向圖模擬,可根據(jù)需要控制輸出功率,工作在四個頻段中的任意工作頻率,模擬多普勒頻移在基帶信號中產(chǎn)生。由于激勵信號要通過120米電纜到發(fā)射天線,確保發(fā)射信號滿足相位噪聲的要求,需合理設(shè)計接口電平,電纜損耗在X波段約60dB,責(zé)激勵信號通過120米電纜、低噪聲放大器、功放后附加相位噪聲可為:-174+F-P3干擾發(fā)射裝置頻率捷變是反有源干擾的一種有效方法。頻率捷變通常是指雷達在脈沖與脈沖間或在脈沖串與脈沖串之間改變發(fā)射頻率的能力。在現(xiàn)代全相參雷達中,頻率捷變是通過雷達接收機本振頻率的捷變來實現(xiàn)的。當(dāng)前,大多數(shù)寬頻帶阻塞式干擾機的工作頻帶都會超過雷達的工作頻率帶寬。為了對付這種干擾,雷達接收機中一般都安裝一種叫“雜波分析和發(fā)射選擇”的裝置,即JATS(JammingAnalysisandTransmissionSelection)。該裝置可分析干擾機的信號,找出干擾發(fā)射頻譜的“凹點”,并選擇最低干擾電平所對應(yīng)的頻率作為雷達信號的工作頻率。這種對抗措施在對抗脈沖電子干擾、瞄準式雜波和非均勻性阻塞干擾式都是相當(dāng)有效的。偵察接收機主要完成對L、S、C、X四個波段的干擾信號的偵察,找出該工作頻段內(nèi)干擾最小點,向信號處理或監(jiān)控提供干擾最小點的頻率代碼,以改變本振頻率,即實現(xiàn)自適應(yīng)跳頻增強接收機的抗干擾措施。同時可對干擾功率進行測量,測得數(shù)據(jù)可通過串口送給監(jiān)控顯示。原理框圖如圖3所示:對于四個波段(L波段、S波段、C波段、X波段)的干擾信號,在這里我們采用和接收機相同的工作頻率即將四個波段信號變到X波段,所不同的是在這里一本振采用數(shù)控恒溫VCO,VCO的工作頻率由DSP數(shù)字控制,工作時DSP在工作頻段輸出不同的數(shù)字信號即可改變VCO的頻率,DSP控制VCO的頻率從低到高,通過兩次變頻、對數(shù)放大、A/D變換,這樣即可測量出整個頻段干擾信號的頻率及幅度大小,此數(shù)據(jù)送給監(jiān)控顯示,同時DSP可分析出整個頻段當(dāng)前接收機的最佳工作頻率點,并通過接口控制電路控制頻率源自適應(yīng)變頻工作。4諧波發(fā)生器的設(shè)計頻率合成器主要是產(chǎn)生所需的系統(tǒng)時鐘信號、一本振、二本振、變頻本振等信號。頻率合成器的主要技術(shù)指標是相位噪聲、頻率捷變時間、雜散抑制度、頻率分辨率等,為滿足系統(tǒng)對跳頻時間≤2μs的要求,采用全相參直接頻率合成的方法產(chǎn)生所需的各種信號,具體實現(xiàn)如圖4所示。對于二本振、變頻本振在方案設(shè)計時,考慮到電路的易實現(xiàn)性,二本振及變頻本振的頻率為100MHz晶振的整數(shù)倍,設(shè)計一諧波發(fā)生器用濾波器直接選出。對于一本振信號,則要在X波段實現(xiàn)絕對帶寬2GHz、頻率步進為10MHz的兩路輸出,方案上采用先在C波段產(chǎn)生絕對帶寬1GHz、頻率步進為5MHz的信號,通過寬帶二倍頻器產(chǎn)生所需的一本振信號。一本振信號的跳頻時間主要取決于聲表開關(guān)濾波組件的開關(guān)時間和聲表濾波器的延時,目前可做到1.2μs左右,實際測得的一本振跳頻時間約為1.2μs。直接頻率合成的相位噪聲主要取決于晶振、倍頻器、分頻器和混頻器,在X波段,在晶振確定的情況下,主要取決于高次倍頻器即諧波發(fā)生器的附加相位噪聲,實驗結(jié)果證明:對階躍二極管合適的激勵電平和直流偏置,高次倍頻器輸出信號的相位噪聲惡化接近理論值20lgN(N倍頻次數(shù))。圖5給出了一本振輸出信號的典型相位噪聲曲線。5搜索雷達模擬該模擬器實現(xiàn)了對寬帶多波段信號的接收,動態(tài)范圍大(達110dB),噪聲系數(shù)低;采用數(shù)字上變頻技術(shù),完成了多種波形的產(chǎn)生,實現(xiàn)了高精度的模擬目標信號、模擬雜波信號的產(chǎn)生;完成了多波段(L、S、C、X)、低相噪的雷達發(fā)射信號產(chǎn)生,并能對發(fā)射信號功率進行高精度控制;對干擾信號進行掃
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