一种雷达回波信号的中频模拟系统及方法与流程

本发明涉及末端防御效能验证，尤其是指末端防御效能验证所需的雷达回波信号的中频模拟系统与方法。

背景技术：

1、效能验证技术在军事领域中的应用,对于提高武器系统综合性能、减少系统实物试验次数、缩短研制周期、节省研制经费、提高维护水平、延长寿命周期、强化部队训练、帮助指挥人员掌握高技术战争的特点和规律、研究战法等具有特别重要的意义。作为一门综合科学,仿真技术将随着其相关领域技术的深入发展，继续向纵深快速发展，同时将扩大其综合应用的领域，尤其是复杂的末端对抗效能验证环节中发挥更大的作用。

2、在地面构建地面半物理验证环境，可以使用原理样机、物理样机在地面对一些空中态势和作战过程进行仿真模拟，从一定程度上，将组织困难成本巨大的飞行验证过程通过半实物仿真手段在地面得以复现。半物理验证换将使部分对抗结果和效能在项目论证和方案阶段就得到基本验证，并可以通过条件和场景设置，对使用边界条件进行摸底。

3、从所掩护目标的特性角度考虑。原理样机、物理样机等装置生成干扰信号的频率特性应当具备形成相参干扰的条件。具备频率调制能力，能够添加多普勒信息增强欺骗能力；输出功率满足近距离的使用要求。还应具备根据目标散射特性通过加载库模拟目标的闪烁特性的能力，使欺骗信号符合飞机飞行过程中的rcs变化。

4、而现有技术中，空间雷达回波信号的中频模拟工作状态单一，且干扰模式在运行过程中会存在反干扰，很难做到及时更新和改动使得中频模拟适用于各种测试或实际运行环境，且成本方面也不宜控制。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的一种雷达回波信号的中频模拟系统，包括功分合成网络模块、目标模拟模块、干扰模拟模块、控制计算机、电源；所述功分合成网络模块实现对目标模拟模块、干扰模拟模块之间信号的分发与合成，同时目标模拟模块、干扰模拟模块内均由d/a输出子卡、fpga信处核心板卡、a/d采集子卡组成；

2、功分合成网络模块接收到的导引头中频信号一路通过目标模拟模块的a/d采集子卡，发送到fpga信处核心板卡中进行距离调制、多普勒调制、幅相调制，然后调制完成后信号分为三路信号，经d/a输出子卡送入功分合成网络模块的功率合成；同时功分合成网络模块接收到的导引头中频信号另一路通过干扰模拟模块的a/d采集子卡，其中fpga信处核心板卡分为欺骗干扰模式、切片干扰模式，在欺骗干扰模式下，干扰模拟模块对信号的处理与目标模拟模块对信号的处理一致，当在切片干扰模式，fpga信处核心板卡在接收到信号后进行数字正交下变频变为基带信号，干扰模拟模块根据开窗时间对基带信号进行切片、存储、累加得到干扰调制后的信号，然后根据控制计算机的干扰设置对干扰调制信号分别进行距离调制、多普勒调制、幅相调制，调制完成后信号分为三路信号，经d/a输出子卡送入功分合成网络模块的功率合成；

3、最终，功分合成网络模块将收到的信号进行合成并最终输出。

4、在本发明的一个实施例中，控制计算机分别与目标模拟模块、干扰模拟模块内的fpga信处核心板卡之间相连，同时将所需不同的目标回波距离、目标速度、目标方位角、目标俯仰角、干扰距离、干扰速度、干扰方位角、干扰俯仰角、干扰模式设计写入fpga信处核心板卡中，分别驱动目标模拟模块、干扰模拟模块；且fpga信处核心板卡中是采用ad9122芯片，同时配置da芯片，写对应寄存器。

5、在本发明的一个实施例中，d/a输出子卡为三路输出结构，d/a输出子卡将信号送入合成网络模块的功率合成中，经功率合成的通道后，输出加密模拟后的和信号、方位差信号、俯仰差信号。

6、在本发明的一个实施例中，电源利用ac/dc为d/a输出子卡提供12v供电且，且功分合成网络模块接收到的导引头中频信号输入为30mhz的点频信号。

7、同时本发明还提供了一种雷达回波信号的中频模拟方法，所述的中频模拟方法中设有目标模拟模块、干扰模拟模块为并行处理的逻辑结构，目标模拟模块的软件设计流程是包括步骤如下：

8、步骤s1：对中频信号进行采样；

9、步骤s2：对信号进行数字正交下变频，先对采样信号做混频处理，此时频谱内回混入高频成分，然后通过低通滤波器将高频信号剔除，转换为零中频信号，也就是基带信号；

10、步骤s3：对信号进行距离调制，读取目标距离值，计算目标距离对应的延迟时间，然后根据时间对目标距离进行延时，这个延时通过fifoip核实现，设计时时钟采用120mhz时钟，换算成距离精度约为3.75米；

11、步骤s4：对信号进行多普勒调制，读取目标速度值，计算目标速度对应的多普勒频率，根据多普勒频率计算频率控制字，然后将频率控制字输出到ddsip核,dds根据频率控制字产生多普勒频率信号，然后将多普勒频率信号与延时之后的基带信号进行复乘，得到多普勒调制后的信号；

12、步骤s5：对信号进行角度调制，读取目标方位角度值和目标俯仰角度值，分别计算和通道与方位差通道的信号幅度比值和相位差值、和通道与俯仰差通道的信号幅度比值和相位差值，然后以和通道为基准，分别对信号进行幅度调制和相位调制，得到和通道、方位差、俯仰差三通道信号；

13、步骤s6：对信号进行数字上变频，执行完各个调制后，需要通过恢复与处理得到输出波形要求的釆样率及中频,首先我们需要将此时120mhz釆样率的信号进行8倍内插转换为960mhz釆样率信号。

14、在本发明的一个实施例中，其中的干扰模拟模块分为欺骗干扰模式、切片干扰模式；欺骗干扰模式的工作步骤与所述目标模拟模块的软件设计流程一致。

15、在本发明的一个实施例中，所述干扰模拟模块的切片干扰模式中软件设计流程，包括步骤如下：

16、步骤s1：对中频信号进行采样；

17、步骤s2：对信号进行数字正交下变频，先对采样信号做混频处理，此时频谱内回混入高频成分，然后通过低通滤波器将高频信号剔除，转换为零中频信号，也就是基带信号；

18、步骤s3：对信号进行截取，根据开窗时间截取信号，并存在fpga自带的ram中，为增加信号的完整性，重复步骤s3,共4次；

19、步骤s4：将步骤s3中的信号片段累加，得到干扰片段；

20、步骤s5：对步骤s4中的干扰片段信号进行距离调制，读取干扰距离值，计算干扰距离对应的延迟时间，然后根据时间对干扰片段进行延时，延时方法同目标模拟模块的步骤s3；

21、步骤s6:对步骤s5的输出信号进行多普勒调制，读取干扰速度值，计算干扰速度对应的多普勒频率，根据多普勒频率计算频率控制字，然后将频率控制字输出到ddsip核,dds根据频率控制字产生多普勒频率信号，然后将多普勒频率信号与延迟之后的基带信号进行复乘，得到多普勒调制后的信号；

22、步骤s7：对步骤s6的输出信号进行角度调制，读取干扰方位角度值和目标俯仰角度值，分别计算和通道与方位差通道的信号幅度比值和相位差值、和通道与俯仰差通道的信号幅度比值和相位差值，然后以和通道为基准，分别对信号进行幅度调制和相位调制，得到和通道、方位差、俯仰差三通道信号；

23、步骤s8：对步骤s7的输出信号进行数字上变频，执行完各个调制后，需要通过恢复与处理得到输出波形要求的釆样率及中频,首先我们需要将此时120mhz釆样率的信号进行8倍内插转换为960mhz釆样率信号。

24、在本发明的一个实施例中，其中目标模拟模块的目标、干扰模拟模块的干扰的距离值、速度值、方位角度值、俯仰角度值都是由控制计算机按照20帧/秒通过串口发送到fpga信处核心板卡。

25、在本发明的一个实施例中，其中需要设置多个目标时，需要重复步骤s3-步骤s5，然后累加输出；需要设置多个切片干扰时，需要重复步骤s3-步骤s7，然后累加输出。

26、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的中频模拟系统和方法，针对空间雷达回波信号集目标模拟和干扰模拟与一体，兼具雷达目标模拟机和雷达信号干扰机的功能，在末端防御效能验证系统中可以提供多种种测试环境组合；本发明基于中频信号处理，无需发射前端，节约开发成本。