一种雷达动态扫描信号静态模拟方法和装置与流程

1.本技术涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达动态扫描信号静态模拟方法和装置。


背景技术：

2.雷达主要利用调制波形和定向天线向特定空域发射电磁能量来探测目标，在这个空域中的目标就会反射一部分能量回到雷达；雷达接收机截获并处理反射信号以提出目标的相关信息，如目标距离、角度、速度和其他目标识别信息等。为实现空域搜索或目标跟踪，可根据雷达天线种类采用机械扫描、电扫描等天线扫描方式。
3.为有效模拟雷达扫描方式，一般情况下在试验室内采用伺服、转台等机械转动机构带动天线转动，从而实现雷达扫描。
4.但是，现有的机械扫描方式中必须采用转台等机械扫描装置才能实现。需要进行地面处理、装配转台机械结构且需要转台屏蔽处理防止转台辐射或对电磁场的影响。


技术实现要素：

5.本技术提出一种雷达动态扫描信号静态模拟方法和装置，通过信号模拟方式来实现该试验方案，解决现有测试转台工作不便、存在扰动的问题。
6.本技术实施例提供一种雷达动态扫描信号静态模拟方法，包括以下步骤：
7.根据雷达扫描目标物反射时长确定脉冲宽度；
8.根据雷达扫描一周所用时长确定脉冲周期；
9.按照所述脉冲款和脉冲周期，使用静止天线向目标物发送射频脉冲信号。
10.其中，所述雷达扫描目标物反射时长，是所述目标物反射信号超过设定阈值的时间长度；所述脉冲宽度是雷达扫描目标物反射时长的最大值。
11.优选地，根据雷达扫描辐射场强度随时间变化的规律对所述射频脉冲信号的幅度进行加权控制。
12.进一步优选地，通过射频信号源分别产生水平极化和垂直极化电磁脉冲，经所述静止天线发送。
13.进一步优选地，对水平极化电磁脉冲和垂直极化电磁脉冲，分别进行加权处理。
14.优选地，用雷达的方向图作为权函数对所述射频脉冲信号的幅度进行加权。
15.优选地，用雷达方向图在雷达扫描目标物反射时长范围内的积分作为权函数对所述射频脉冲信号的幅度进行加权。
16.本技术还提出一种雷达动态扫描信号静态模拟装置，用于实现本技术任意一项实施例所述方法，所述装置包括：任意函数发生器、射频信号源、功率放大器、发射天线、接收天线、实时频谱分析仪。
17.所述任意函数发生器输出脉冲信号对所述射频信号源输出进行调制，产生电磁脉冲信号，经功率放大器放大后有发射天线辐射。通过接收天线接收所述电磁脉冲信号，通过
实时频谱分析仪显示接收的信号波形。
18.进一步地，还包括极化分离器；所述射频信号经极化分离器分为水平极化和垂直极化射频信号。对所述水平极化和垂直极化的射频信号，分别使用任意函数发生器输出脉冲信号进行调制。
19.优选地，水平极化射频信号的输出脉冲幅度，是通过水平极化场方向图构建权函数对矩形脉冲进行加权。所述垂直极化射频信号的输出脉冲幅度，是通过垂直极化场方向图构建权函数对矩形脉冲进行加权。
20.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
21.在不使用转台的情况下，为实现雷达扫描，通过模拟信号特征的方式实现该试验，从而代替转台。通过本技术的方法和装置，可避免使用转台，节约场地和成本，提高测试稳定性、减少电磁串扰。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
23.图1为雷达扫描系统构成示意图；
24.图2为本技术雷达动态扫描信号静态模拟方法的实施例流程图；
25.图3为用方向图构建权函数示意图；
26.图4为用方向图与脉冲信号卷积构成权函数示意图；
27.图5为本技术雷达动态扫描信号静态模拟装置的实施例；
28.图6为本技术雷达动态扫描信号静态模拟装置的另一实施例。
具体实施方式
29.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
31.图1为雷达扫描系统构成示意图。
32.如图1所示，为模拟雷达扫描方式，一般情况下在试验室内采用伺服、转台等机械转动机构带动天线转动，或者，通过被测件的机械转动，从而实现雷达扫描。但是，被测物体自旋，相当于雷达围绕被测物体周长转动，和雷达自旋并不相同。
33.图2为本技术雷达动态扫描信号静态模拟方法的实施例流程图。
34.本技术实施例提供一种雷达动态扫描信号静态模拟方法，包括以下步骤：
35.步骤21、根据雷达扫描目标物反射时长确定脉冲宽度；
36.其中，所述雷达扫描目标物反射时长tr，是所述目标物反射信号超过设定阈值的时间长度；所述脉冲宽度是雷达扫描目标物反射时长的最大值tr
max
。
37.步骤22、根据雷达扫描一周所用时长确定脉冲周期；
38.能够理解，雷达扫描一周所用的时长t，当扫描一周为360
°
时，雷达方向图各点均
扫过目标物；当雷达扫描一周为θ《360
°
时，则雷达方向图在
±
θ/2范围内的各点均扫过目标物。
39.步骤23、按照所述脉冲款和脉冲周期，使用静止天线向目标物发送射频脉冲信号。
40.例如，根据雷达发射信号特征，雷达发射信号一般为脉冲调制方式输出的射频信号，如载频为3ghz，调试方式为1khz重复频率、10％占空比脉冲调制。当雷达转动时，转到一周时间内其对照射物的时间对应一周时间的部分时间。因此，雷达转动时间、照射对象扫描时间，可看作是一种调制方式。如雷达转速为每秒1转，照射对象照射时间为100ms，通过对发射射频脉冲信号以1s周期和10％占空比调制方式进行再次调制，从而实现雷达转动模拟效果。
41.在步骤23中，优选地，根据雷达扫描辐射场强度随时间变化的规律对所述射频脉冲信号的幅度进行加权控制。
42.需要说明的是，所述雷达扫描辐射场强度随时间变化的规律，可以由发射天线处接收的反射场强度来表征，因此通过雷达扫描实验测量反射场强度，可以构建权函数，这需要机械控制雷达转动获得先验数据。
43.此外，也可根据雷达辐射方向图对辐射脉冲强度进行加权。本领域技术人员能够理解：当雷达沿水平面(如h面)旋转时，使用水平方向图构建权函数；当雷达沿垂直面(如e面)旋转时，使用垂直方向图构建权函数。
44.同时通过采用不同极化发射天线，从而实现雷达不同极化扫描方式。在步骤23中，进一步地，通过射频信号源分别产生水平极化和垂直极化电磁脉冲，经所述静止天线发送。进一步优选地，对水平极化电磁脉冲和垂直极化电磁脉冲，分别进行加权处理。
45.步骤24、监测端采用实时频谱分析仪、衰减器、接收天线等接收到的信号，通过频谱仪时域波形监测，可实现调制信号指标分析。
46.图3为用方向图构建权函数示意图。
47.作为一个实施例，用雷达的方向图作为权函数对所述射频脉冲信号的幅度进行加权。
48.射频脉冲信号幅度表示为，
49.p(t)＝a
×
g(t)
50.其中，
[0051][0052]
a为最大辐射强度。
[0053]
雷达辐射方向图表示为f(θ)，-π《θ《π，当雷达扫描一周的周期为t时，则扫描的角速度为ω＝2π/t。
[0054]
用方向图函数加权后的脉冲幅度为
[0055]
p(t)＝a
×
f(2πt/t)
×
g(t)
[0056]
图4为用方向图与脉冲信号卷积构成权函数示意图。
[0057]
作为本技术另一实施例，用雷达方向图在雷达扫描目标物反射时长范围内的积分作为权函数对所述射频脉冲信号的幅度进行加权。
[0058]
此时，当旋转的雷达方向图进入目标物反射时长范围内时，即扫描角度的范围为时，用方向图函数构建权函数加权后的脉冲幅度为：
[0059][0060]
图5为本技术雷达动态扫描信号静态模拟装置的实施例。
[0061]
本技术还提出一种雷达动态扫描信号静态模拟装置，用于实现本技术任意一项实施例所述方法，所述装置包括：任意函数发生器51、射频信号源52(及调制器57)、功率放大器53、发射天线54、接收天线55、衰减器58、实时频谱分析仪56。
[0062]
所述任意函数发生器输出脉冲信号对所述射频信号源输出进行调制，产生电磁脉冲信号，经功率放大器放大后有发射天线辐射。所述电磁脉冲信号经目标物反射后，通过接收天线接收所述电磁脉冲信号，通过实时频谱分析仪显示接收的信号波形。
[0063]
例如，用射频信号发生器(smb100a)，连接1～18g发射天线(hf906)。射频信号发生器内置调制器，通过设置射频脉冲调制方式1khz、50％占空比，通过发射天线形成射频场。利用接收天线(hf906)，并连接实时频谱分析仪(fsw43)，可以得到射频信号的幅度和调制信号信息。smb100a设置参数为：载波3ghz，脉冲调制设置为周期1ms，脉宽100us，触发模式设置为外部脉冲门触发模式。
[0064]
雷达扫描方式模拟时，利用任意函数发生器(8116a)作为外调制源，产生辐射脉冲包络。频率设置为雷达扫描频率，驻留时间设置为雷达主波束驻留时间。通过射频电缆连接到射频信号发生器(smb100a)的触发信号输入端口。8116a设置方式为：frq：1hz；fty：10ms；amp:2v；ofs：1v。设置为脉冲波型。
[0065]
设置smb100a信号源调制方式，功放输出，信号源rf/调制设置，产生接收场强。设置smb100a信号源调制方式为外触发模式：trigger mode：extern gated。当8116a不输出，信号源没有外部触发电平无输出，则发射天线没有场强输出；8116a按照指标设置输出，则smb100a输出，则发射天线有场强输出。
[0066]
图6为本技术雷达动态扫描信号静态模拟装置的另一实施例。
[0067]
进一步地，还包括极化分离器61；所述射频信号经极化分离器分为水平极化和垂直极化射频信号。对所述水平极化和垂直极化的射频信号，分别使用任意函数发生器输出脉冲信号进行调制，经放大后，水平极化馈电信号和垂直极化馈电信号经偏振复用器件62到达发射天线。
[0068]
此时，水平极化射频信号的输出脉冲幅度，是通过水平极化场方向图构建权函数对矩形脉冲进行加权。所述垂直极化射频信号的输出脉冲幅度，是通过垂直极化场方向图构建权函数对矩形脉冲进行加权。
[0069]
需要说明的是，图4仅是作为本技术另一实施例的原理图，在具体实验设备中，所述极化分离器、调制器、放大器、偏振复用器件可设计为一集成波导器件或集成微带器件。
[0070]
本发明与现有的暗室转台方法相比，省去了机械装置，减小测试空间、避免机械设备运转带来的扰动。该方法可模拟实现雷达主波束照射时的幅度、脉冲宽度、重复频率、极化等信号特征，且可模拟雷达转动的周期照射时间。
[0071]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的
包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0072]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。