一種多功能sar復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝置制造方法
【專利摘要】一種多功能SAR復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝置，包括天線與微波分系統(tǒng)、基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元、控制顯示與模型單元。天線與微波分系統(tǒng)獲得SAR雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，進(jìn)行功率調(diào)整和多級(jí)下變頻后輸出給基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元，同時(shí)將基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元輸出的中頻干擾信號(hào)，進(jìn)行多級(jí)上變頻和功率控制后輸出給SAR雷達(dá)?；鶐Ц蓴_信息產(chǎn)生及調(diào)制單元根據(jù)接收的控制命令及參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算產(chǎn)生多種干擾類型的基帶調(diào)制信息，將基帶調(diào)制信息與中頻雷達(dá)信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后產(chǎn)生所需的干擾信號(hào)?？刂骑@示與模型單元根據(jù)模擬要求調(diào)用干擾模型產(chǎn)生干擾參數(shù)送至基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元，同時(shí)對(duì)整個(gè)模擬裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)記錄。
【專利說(shuō)明】—種多功能SAR復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，涉及一種SAR電磁環(huán)境模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]合成孔徑雷達(dá)(英文縮寫為SAR)具有全天時(shí)、全天候探測(cè)成像和強(qiáng)透視性、高分辨率、良好的抗干擾能力等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得SAR在航空航天領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際使用過(guò)程中，SAR可能面臨來(lái)自空間環(huán)境中的復(fù)雜電磁環(huán)境干擾，因此需在SAR產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)定型前對(duì)其電磁環(huán)境適應(yīng)能力進(jìn)行試驗(yàn)考核。
[0003]目前針對(duì)SAR對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的適應(yīng)性考核，主要通過(guò)飛機(jī)外場(chǎng)掛飛和航空航天器實(shí)飛等模式，試驗(yàn)成本高昂、花費(fèi)巨大。國(guó)外公開發(fā)表的技術(shù)文獻(xiàn)尚無(wú)SAR電磁環(huán)境適應(yīng)性考核室內(nèi)等效替代方法研究的相關(guān)報(bào)道。國(guó)內(nèi)技術(shù)文獻(xiàn)中，2010年11月發(fā)表于《國(guó)防技術(shù)基礎(chǔ)》的《雷達(dá)干擾模擬器的設(shè)計(jì)及研究》從基本原理上闡述過(guò)一種雷達(dá)干擾模擬器的組成及基本工作原理，但其敘述較為簡(jiǎn)單，且未針對(duì)SAR的工作模式及特點(diǎn)進(jìn)行復(fù)雜電磁環(huán)境的全面覆蓋。
[0004]因此，針對(duì)SAR在室內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性等效考核的具體應(yīng)用，需要研究開發(fā)一種等效模擬裝置，通過(guò)施加不同種類的電磁環(huán)境干擾，考核SAR在指定干擾類型或多干擾類型疊加情況下的環(huán)境適應(yīng)能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多功能SAR復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝置，根據(jù)SAR的工作模式及場(chǎng)景參數(shù)，實(shí)時(shí)接收雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)，通過(guò)空間輻射或直饋電纜耦合的方式模擬來(lái)自不同方向、各種類型疊加的空間電磁干擾信號(hào)，用于SAR的抗干擾效能測(cè)試。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種多功能SAR復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝置，包括天線與微波分系統(tǒng)、基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元、SAR實(shí)時(shí)圖采集單元、控制顯示與模型單元，其中:
[0007]天線與微波分系統(tǒng):包括喇叭天線、射頻電纜、AGC單元、多級(jí)下變頻單元、頻綜單元、多級(jí)上變頻單元、功率調(diào)整單元；SAR雷達(dá)發(fā)射信號(hào)通過(guò)喇叭天線空間接收或者通過(guò)射頻電纜送至AGC單元，AGC單元對(duì)SAR雷達(dá)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率調(diào)整后送至多級(jí)下變頻單元，多級(jí)下變頻單元對(duì)功率調(diào)整后的SAR雷達(dá)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)下變頻后得到中頻雷達(dá)信號(hào)并輸出給基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元；多級(jí)上變頻單元對(duì)基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元生成的中頻干擾信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)上變頻后送至功率調(diào)整單元，功率調(diào)整單元對(duì)上變頻后的中頻干擾信號(hào)進(jìn)行功率調(diào)整后得到射頻干擾信號(hào)，射頻干擾信號(hào)通過(guò)喇叭天線空間輻射或者通過(guò)射頻電纜送至SAR雷達(dá)；頻綜單元為多級(jí)上變頻單元和多級(jí)下變頻單元提供工作所需的頻率信號(hào)，為基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元提供工作時(shí)鐘；
[0008]基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元:包括瞬時(shí)測(cè)頻單元、干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算單元、干擾信息實(shí)時(shí)調(diào)制單元；干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算單元根據(jù)控制顯示與模型單元傳來(lái)的干擾參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)干擾類型的基帶調(diào)制信息；瞬時(shí)測(cè)頻單元通過(guò)數(shù)字測(cè)頻的方法獲取中頻雷達(dá)信號(hào)的頻率；干擾信息實(shí)時(shí)調(diào)制單元將基帶調(diào)制信息按照中頻雷達(dá)信號(hào)的頻率與中頻雷達(dá)信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后產(chǎn)生所需的中頻干擾信號(hào)送至基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元；
[0009]SAR實(shí)時(shí)圖采集單元:通過(guò)LVDS接口接收SAR實(shí)時(shí)圖像并送至控制顯示與模型單元;
[0010]控制顯示與模型單元:包括界面控制及顯示單元、干擾模型單元；干擾模型單元存儲(chǔ)了壓制干擾模型、欺騙干擾模型、相關(guān)干擾模型、箔條干擾模型、雜波干擾模型，根據(jù)外部輸入的干擾條件調(diào)用相應(yīng)的干擾模型產(chǎn)生相應(yīng)的干擾參數(shù)并送至干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算單元；根據(jù)外部輸入的干擾條件對(duì)功率調(diào)整單元的功率進(jìn)行控制JiSAR雷達(dá)在干擾條件下生成的圖像與實(shí)際圖像進(jìn)行比對(duì)，獲取SAR干擾效果；對(duì)整個(gè)模擬裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)記錄。
[0011]所述的多級(jí)下變頻單元包括兩個(gè)混頻器、自動(dòng)增益調(diào)節(jié)器、低通濾波器；SAR雷達(dá)發(fā)射的12?18GHz射頻信號(hào)與頻綜單元提供的頻率范圍12?16GHz的本振信號(hào)通過(guò)第一混頻器進(jìn)行第一級(jí)下變頻，得到2GHz第一中頻信號(hào)；第一中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益調(diào)節(jié)器進(jìn)行自動(dòng)增益控制后，通過(guò)第二混頻器與頻綜單元提供的2.5GHz的本振信號(hào)混頻進(jìn)行第二級(jí)下變頻，第二級(jí)下變頻后的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器后得到500±250MHz的中頻雷達(dá)信號(hào)。
[0012]所述的多級(jí)上變頻單元包括兩個(gè)混頻器、帶通濾波器、開關(guān)濾波器組、兩個(gè)放大器和衰減器；中頻干擾信號(hào)與頻綜單元提供的2.5GHz本振信號(hào)在第三混頻器中混頻得到2GHz頻率的信號(hào)；2GHz頻率的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器濾波和第一放大器放大后送至第四混頻器，在第四混頻器中2GHz中心頻率的信號(hào)與頻綜單元提供的12?16GHz本振信號(hào)混頻得到中心頻率為12?18GHz的信號(hào)，信號(hào)帶寬為500MHz的中間信號(hào)，中間信號(hào)通過(guò)開關(guān)濾波器組濾除相應(yīng)的頻段后得到滿足純度要求的12?18GHz信號(hào)，滿足純度要求的12?18GHz信號(hào)依次經(jīng)過(guò)程控衰減器進(jìn)行衰減和第二放大器進(jìn)行功率放大后得到所需的射頻干擾信號(hào)。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014](I)本發(fā)明裝置將干擾模型與基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元分離，干擾模型可以獨(dú)立配置，干擾樣式多，可靈活選擇干擾類型，并可同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓制式干擾、欺騙干擾、相關(guān)干擾、雜波干擾和箔條干擾五種類型干擾的組合式干擾信號(hào)的模擬，構(gòu)成復(fù)雜電磁環(huán)境，同時(shí)有效降低硬件設(shè)備的體積和成本；
[0015](2)本發(fā)明裝置模擬的干擾信號(hào)能通過(guò)射頻注入或空間輻射的方式被雷達(dá)接收，使用方式靈活，干擾信號(hào)功率可根據(jù)實(shí)際需求靈活配置，有效模擬各種作用距離下各種干擾輻射源的作用效果；
[0016](3)本發(fā)明裝置具備SAR實(shí)時(shí)圖像采集功能，為評(píng)估、比對(duì)各種電磁環(huán)境下SAR圖像輸出結(jié)果提供了條件；
[0017](4)本發(fā)明根據(jù)SAR工作帶寬超寬的特點(diǎn)，基于寬帶頻綜輸出的兩級(jí)本振信號(hào)對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行多級(jí)下變頻控制、多級(jí)上變頻處理，以使設(shè)備適應(yīng)更寬的頻帶范圍，同時(shí)保證系統(tǒng)在超寬帶頻率范圍內(nèi)提供較高的雜散抑制水平?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明裝置的組成原理框圖；
[0019]圖2為本發(fā)明多級(jí)下變頻單元的組成原理框圖；
[0020]圖3為本發(fā)明多級(jí)上變頻單元的組成原理框圖；
[0021]圖4為本發(fā)明頻綜單元的組成原理框圖；
[0022]圖5為本發(fā)明SAR實(shí)時(shí)圖采集單元組成原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的多功能SAR復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝置由以下分系統(tǒng)組成:天線與微波分系統(tǒng)、基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元、SAR實(shí)時(shí)圖采集單元、控制顯示與模型單元。
[0024]天線與微波分系統(tǒng)主要由喇叭天線、射頻電纜、多級(jí)下變頻、AGC、多級(jí)上變頻、功率調(diào)整、功分器、頻綜等模塊組成。該分系統(tǒng)的主要功能有兩部分，第一部分是通過(guò)空間接收或者線饋的方式獲得SAR雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行功率調(diào)整和多級(jí)下變頻，然后將中頻雷達(dá)信號(hào)輸出給基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元。第二部分是將基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元輸出的中頻干擾信號(hào)，進(jìn)行多級(jí)上變頻和功率控制，然后通過(guò)天線輻射或者線饋的方式，輸出給被測(cè)SAR雷達(dá)。
[0025]基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元包括瞬時(shí)測(cè)頻、干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算以及干擾信息實(shí)時(shí)調(diào)制等幾個(gè)組成部分。根據(jù)接收的控制命令及參數(shù)，干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算模塊可產(chǎn)生多種干擾類型的基帶調(diào)制信息，包括壓制式干擾、欺騙干擾、相關(guān)干擾、雜波干擾和箔條干擾；瞬時(shí)測(cè)頻可以通過(guò)數(shù)字測(cè)頻算法提供中頻雷達(dá)信號(hào)的頻率，數(shù)字測(cè)頻算法參見2012年3月發(fā)表于《艦船電子對(duì)抗》的《基于實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理的寬帶單比特瞬時(shí)測(cè)頻接收技術(shù)》;干擾信息實(shí)時(shí)調(diào)制模塊用于將實(shí)時(shí)計(jì)算的干擾信息與瞬時(shí)測(cè)頻所得的中頻雷達(dá)信號(hào)頻率信息經(jīng)過(guò)調(diào)制后產(chǎn)生所需的干擾信號(hào)，它包括寬帶信號(hào)AD采集、數(shù)字下變頻、基帶干擾信息調(diào)制、數(shù)字上變頻以及寬帶DA等環(huán)節(jié)。
[0026]SAR實(shí)時(shí)圖采集單元通過(guò)LVDS接口接收SAR實(shí)時(shí)圖像，可以對(duì)雷達(dá)在干擾條件下生成的圖像與實(shí)際圖像進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)干擾評(píng)測(cè)軟件對(duì)SAR干擾效果進(jìn)行評(píng)估。
[0027]控制顯示與模型單元主要由界面控制及顯示以及干擾模型兩個(gè)主要部分組成。干擾模型根據(jù)界面設(shè)置參數(shù)計(jì)算所需的各種類型的干擾信息的參數(shù)，并將參數(shù)下發(fā)給基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元；根據(jù)設(shè)置的干擾功率、干擾信號(hào)頻率等參數(shù)，對(duì)天線與微波分系統(tǒng)進(jìn)行控制；對(duì)整個(gè)模擬裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)記錄。
[0028]系統(tǒng)的工作原理為:仿真開始前，操作員通過(guò)控制顯示及干擾模型單元，完成干擾決策和干擾參數(shù)的設(shè)置，干擾模型根據(jù)設(shè)置的參數(shù)和相對(duì)應(yīng)的模型，生成控制命令輸出給基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元。天線和微波子系統(tǒng)，采用空饋或線饋的方式接收雷達(dá)射頻信號(hào)，低功率的雷達(dá)射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)功率調(diào)整后，進(jìn)行下變頻處理得到雷達(dá)中頻信號(hào)以便進(jìn)行信號(hào)的采集。基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元利用A/D采集雷達(dá)信號(hào)，通過(guò)瞬時(shí)測(cè)頻、數(shù)字下變頻后用于和干擾參數(shù)進(jìn)行卷積，干擾參數(shù)主要由干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算模塊根據(jù)控制命令計(jì)算得出(壓制干擾等直接根據(jù)模型產(chǎn)生，不用進(jìn)行卷積)。卷積后生成干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)D/A變換后，輸出給天線和微波分系統(tǒng)，由天線和微波分系統(tǒng)完成上變頻與濾波、功率放大與功率控制，最后通過(guò)線饋或空間輻射的方式輸出給被測(cè)雷達(dá)。SAR實(shí)時(shí)圖采集單元通過(guò)LVDS接口接收SAR實(shí)時(shí)圖像，對(duì)SAR干擾效果進(jìn)行評(píng)估。
[0029]如圖2所示，為天線與微波分系統(tǒng)中多級(jí)下變頻單元的組成框圖。SAR發(fā)射的12?18GHz射頻信號(hào)與頻率范圍12?16GHz的本振信號(hào)進(jìn)行第一級(jí)下變頻，得到2GHz第一中頻信號(hào)；第一中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制后，進(jìn)行第二級(jí)下變頻，與2.5GHz的本振信號(hào)混頻、低通濾波，得到500±250MHz第二中頻信號(hào)(中頻雷達(dá)信號(hào))，提供給基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單兀。
[0030]如圖3所示，多級(jí)上變頻單元用于將基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元的中頻干擾信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻干擾信號(hào)，并控制干擾信號(hào)功率。第一級(jí)變頻，中頻干擾信號(hào)和2.5GHz的本振信號(hào)混頻得到2GHz頻率的信號(hào)；第二級(jí)變頻中，2GHz中心頻率的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波放大后與來(lái)自頻綜的12?16GHz本振信號(hào)混頻得到中心頻率為12?18GHz的信號(hào)，信號(hào)帶寬為500MHz，然后通過(guò)開關(guān)濾波器組濾除相應(yīng)的頻段，即可以得到所需頻譜純度的12?18GHz的信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)程控衰減控制及功率放大，便可以得到所需的射頻干擾信號(hào)。
[0031]如圖4所示，寬帶頻綜利用SAR的同步信號(hào)，提供基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元所需的同步時(shí)鐘和變頻環(huán)節(jié)需要的寬帶可變本振及中間頻率；也可以利用自帶的晶振作為基準(zhǔn)提供同步時(shí)鐘和本振及中間頻率。寬帶頻綜采用混頻鎖相技術(shù)，其中參考鎖相環(huán)產(chǎn)生小步進(jìn)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后輸入主鎖相環(huán)；本振環(huán)產(chǎn)生大步進(jìn)信號(hào)，與射頻壓控振蕩器的四分頻輸出信號(hào)混頻后輸入主環(huán)；主環(huán)控制鎖相極性選擇鎖定的頻率范圍，產(chǎn)生電壓信號(hào)Vt控制射頻壓控振蕩器；壓控振蕩器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻和頻段選擇后，經(jīng)過(guò)放大器均衡器輸出。放大器用于對(duì)信號(hào)放大并提供一定功率，均衡器保證信號(hào)在帶寬內(nèi)的平坦度。
[0032]天線選用的超寬頻帶雙脊喇叭天線具有極寬的頻率帶寬、高的增益。頻率覆蓋大于一個(gè)倍頻程。
[0033]基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元采集多級(jí)下變頻單元輸出的低中頻雷達(dá)發(fā)射寬帶信號(hào)，進(jìn)行瞬時(shí)測(cè)頻、數(shù)字下變頻，并與干擾信息卷積，數(shù)字上變頻、DA輸出低中頻干擾信號(hào)；產(chǎn)生壓制干擾信號(hào)，包括瞄準(zhǔn)式噪聲干擾、阻塞式噪聲干擾、掃頻式噪聲干擾、覆蓋脈沖干擾，此類信號(hào)和雷達(dá)發(fā)射信號(hào)無(wú)關(guān)；產(chǎn)生相關(guān)干擾信號(hào)，包括卷積噪聲、多普勒噪聲和密集復(fù)制，此類信號(hào)和雷達(dá)發(fā)射信號(hào)相關(guān)；產(chǎn)生欺騙干擾信號(hào)，包括點(diǎn)目標(biāo)和面目標(biāo)，此類信號(hào)和雷達(dá)發(fā)射信號(hào)相關(guān)；產(chǎn)生箔條和地雜波干擾信號(hào)，此類信號(hào)和雷達(dá)發(fā)射信號(hào)相干。
[0034]基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元控制接收中頻雷達(dá)信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字下變頻變?yōu)榘蠸AR信號(hào)特征的基帶信號(hào)；干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算模塊接收干擾信號(hào)參數(shù)，生成相應(yīng)的壓制干擾、相關(guān)、欺騙干擾模型；在同步時(shí)鐘的控制下，干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算模塊利用生成的干擾模型對(duì)包含有SAR信號(hào)特征的基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到能夠?qū)AR起到干擾作用的基帶干擾信號(hào)；基帶干擾信號(hào)經(jīng)數(shù)字上變頻、數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到中頻干擾信號(hào)，送至后續(xù)的多級(jí)上變頻器。
[0035]如圖5所示，SAR實(shí)時(shí)圖采集單元采用LVDS接口采用SAR輸出的高速大容量實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)，LVDS接口芯片時(shí)鐘頻率為12MHz，總線傳輸碼率為144Mbps。
[0036]控制顯示與模型單元的作用是對(duì)模擬的干擾信號(hào)類型、干擾信號(hào)頻率及功率等進(jìn)行控制，并可對(duì)整個(gè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)記錄；而干擾模型將根據(jù)界面設(shè)置參數(shù)計(jì)算基帶單元工作所需的各種類型的干擾信息計(jì)算參數(shù)。
[0037]以下對(duì)各種干擾模型進(jìn)行詳細(xì)的介紹。[0038]1、壓制干擾
[0039]壓制干擾包括瞄準(zhǔn)式噪聲干擾、阻塞式噪聲干擾、掃頻式噪聲干擾、覆蓋脈沖干擾和梳狀譜干擾。疏狀譜干擾模型參考2008年6月發(fā)表于《計(jì)算機(jī)仿真》的《無(wú)載頻超寬帶雷達(dá)的梳狀譜干擾仿真研究》實(shí)現(xiàn)，阻塞式噪聲干擾、瞄準(zhǔn)式噪聲干擾、掃頻式噪聲干擾、覆蓋脈沖干擾等壓制干擾模型參考2010年電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文《基于FPGA的雷達(dá)有源干擾產(chǎn)生技術(shù)研究》。
[0040]2、相關(guān)干擾
[0041]相關(guān)干擾信號(hào)包括卷積噪聲、多普勒噪聲和密集復(fù)制干擾。
[0042]卷積噪聲干擾模型參考2007年6月發(fā)表于《電子與信息學(xué)報(bào)》的《對(duì)線性調(diào)頻雷達(dá)的卷積干擾技術(shù)》實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的噪聲干擾信號(hào)由于與雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)失配，導(dǎo)致大部分干擾能量被匹配濾波器濾除，使干擾效果降低。卷積噪聲是將基帶噪聲與基帶雷達(dá)信號(hào)卷積，得到卷積噪聲信號(hào)，再上變頻輸出。這樣做的主要目的是減小噪聲干擾信號(hào)通過(guò)匹配濾波器后的能量損失，進(jìn)而遮蓋脈沖壓縮后的回波信號(hào)，影響后續(xù)檢測(cè)。卷積噪聲能充分利用干擾能量，在較低的功率輸入下能對(duì)線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)產(chǎn)生更好的干擾效果。
[0043]多普勒噪聲干擾模型參考2010年4月發(fā)表于《電子信息對(duì)抗技術(shù)》的《基于窄帶噪聲調(diào)相的多普勒噪聲對(duì)ro雷達(dá)的干擾分析》實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，多普勒噪聲信號(hào)帶寬最大為5MHz，帶寬相對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)時(shí)鐘250MHz來(lái)說(shuō)相對(duì)較小，在產(chǎn)生特定的帶寬高斯白噪聲之后，為了達(dá)到250MHz的采樣率，需要對(duì)帶限白噪聲進(jìn)行內(nèi)插濾波處理。由于內(nèi)插倍數(shù)較高，為了節(jié)省硬件邏輯資源，這里使用級(jí)聯(lián)的積分梳狀濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0044]多普勒噪聲干擾模型參考2010年電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文《基于FPGA的雷達(dá)有源干擾產(chǎn)生技術(shù)研究》實(shí)現(xiàn)。假目標(biāo)密集復(fù)制干擾采用延遲疊加的方式對(duì)目標(biāo)在距離向上覆蓋目標(biāo)回波，干擾信號(hào)在距離向上可以獲得處理增益，覆蓋真實(shí)目標(biāo)，達(dá)到線狀干擾效果。密集復(fù)制的方式實(shí)現(xiàn)，使用延時(shí)模塊，延遲一段時(shí)間后讀出數(shù)據(jù)，復(fù)制的目標(biāo)與原目標(biāo)只是距離上不同。單個(gè)RRI內(nèi)密集復(fù)制脈沖數(shù)為100個(gè)，且距離上均勻分布，多普勒相同，幅度相同。
[0045]3、欺騙性干擾
[0046]欺騙性干擾模型參考2009年8月發(fā)表于《現(xiàn)代防御技術(shù)》的《SAR有源欺騙式干擾模型研究》實(shí)現(xiàn)。欺騙性干擾主要根據(jù)SAR目標(biāo)回波的產(chǎn)生方式，生成假目標(biāo)回波，當(dāng)接收SAR雷達(dá)發(fā)射信號(hào)后，直接將假目標(biāo)應(yīng)答發(fā)射給雷達(dá)，使SAR雷達(dá)接收信號(hào)中混有一定得假目標(biāo)信息，在一般的SAR成像處理后，形成SAR假目標(biāo)或圖像。
[0047]針對(duì)點(diǎn)目標(biāo)干擾，在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，點(diǎn)陣中的每個(gè)目標(biāo)都可以看成是一個(gè)獨(dú)立的SAR點(diǎn)目標(biāo)，每個(gè)目標(biāo)都進(jìn)行獨(dú)立的相位調(diào)制，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)按照勻加速直線運(yùn)動(dòng)處理，通過(guò)FPGA完成目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的插值運(yùn)算，將多個(gè)獨(dú)立點(diǎn)目標(biāo)最終加權(quán)輸出得到點(diǎn)陣目標(biāo)回波信號(hào)模擬。
[0048]針對(duì)面目標(biāo)干擾，考慮到SAR面目標(biāo)仿真散射點(diǎn)個(gè)數(shù)較多，按照通常的點(diǎn)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)方式對(duì)于FPGA實(shí)現(xiàn)來(lái)講是不現(xiàn)實(shí)的，因此對(duì)面目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要求預(yù)先設(shè)置當(dāng)前PRI (脈沖重復(fù)間隔)且PRI保持不變，得到當(dāng)前仿真系統(tǒng)回波傳遞函數(shù)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)回放更新回波傳遞函數(shù)，然后通過(guò)與雷達(dá)基帶信號(hào)卷積得到基帶目標(biāo)回波信號(hào)。實(shí)時(shí)卷積所需的雷達(dá)基帶信號(hào)通過(guò)采集雷達(dá)中頻信號(hào)，然后進(jìn)行數(shù)字下變頻和FFT (快速傅里葉變換)處理得到。[0049]4、地雜波干擾
[0050]地雜波干擾模型參考2003年6月發(fā)表于《航天電子對(duì)抗》的《雷達(dá)信號(hào)模擬器中的雜波仿真模型》實(shí)現(xiàn)。雜波在雷達(dá)中指的是接收信號(hào)中包含的由于體散射或者表面散射造成的回波分量。對(duì)于雜波干擾的模擬，通常采用基帶回波信號(hào)與雜波模型數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)卷積的方式產(chǎn)生。根據(jù)模型產(chǎn)生基帶雜波數(shù)據(jù)，在檢波脈沖的觸發(fā)下與接收到的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行卷積。對(duì)于雜波的模擬建模，可以通過(guò)雜波的雷達(dá)散射截面積以及散射率變化的概率密度函數(shù)來(lái)刻畫。雜波按照幅度統(tǒng)計(jì)模型可以分為:瑞利、威布爾、對(duì)數(shù)-正態(tài)、K，按照功率譜可以分為:高斯譜、柯西譜、立方譜。
[0051]5、箔條干擾
[0052]箔條干擾模型參考2006年8月發(fā)表于《現(xiàn)代雷達(dá)》的《箔條云回波的一種建模與仿真方法》實(shí)現(xiàn)。為了更加方便地產(chǎn)生箔條干擾信號(hào)，需要進(jìn)一步的簡(jiǎn)化箔條信號(hào)的回波模型，利用簡(jiǎn)單的手段來(lái)重現(xiàn)箔條回波信號(hào)的諸般特性，包括距離延時(shí)、距離擴(kuò)散、回波功率起伏、多普勒頻移、多普勒擴(kuò)散、發(fā)射信號(hào)形式等。本實(shí)現(xiàn)認(rèn)為箔條云是由多個(gè)小立方體組成的，且每個(gè)小立方體的運(yùn)動(dòng)速度并不是一致的，將有一個(gè)速度的起伏，在這里認(rèn)為這種起伏服從正態(tài)分布，這樣就可以得到每個(gè)小立方體的速度起伏引起的多普勒頻移，接著就可以產(chǎn)生這個(gè)小立方的回波，最后將所有的小立方的回波相加就得到箔條云整體的回波信號(hào)。
[0053]在實(shí)際使用時(shí)，可以采用多臺(tái)本發(fā)明提出的模擬裝置，通過(guò)組網(wǎng)配合，模擬不同方向、各種類型疊加的空間電磁干擾信號(hào)。
[0054]本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能SAR復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝置，其特征在于:包括天線與微波分系統(tǒng)、基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元、SAR實(shí)時(shí)圖采集單元、控制顯示與模型單元，其中: 天線與微波分系統(tǒng):包括喇叭天線、射頻電纜、AGC單元、多級(jí)下變頻單元、頻綜單元、多級(jí)上變頻單元、功率調(diào)整單元；SAR雷達(dá)發(fā)射信號(hào)通過(guò)喇叭天線空間接收或者通過(guò)射頻電纜送至AGC單元，AGC單元對(duì)SAR雷達(dá)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率調(diào)整后送至多級(jí)下變頻單元，多級(jí)下變頻單元對(duì)功率調(diào)整后的SAR雷達(dá)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)下變頻后得到中頻雷達(dá)信號(hào)并輸出給基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元；多級(jí)上變頻單元對(duì)基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元生成的中頻干擾信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)上變頻后送至功率調(diào)整單元，功率調(diào)整單元對(duì)上變頻后的中頻干擾信號(hào)進(jìn)行功率調(diào)整后得到射頻干擾信號(hào)，射頻干擾信號(hào)通過(guò)喇叭天線空間輻射或者通過(guò)射頻電纜送至SAR雷達(dá)；頻綜單元為多級(jí)上變頻單元和多級(jí)下變頻單元提供工作所需的頻率信號(hào)，為基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元提供工作時(shí)鐘； 基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元:包括瞬時(shí)測(cè)頻單元、干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算單元、干擾信息實(shí)時(shí)調(diào)制單元；干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算單元根據(jù)控制顯示與模型單元傳來(lái)的干擾參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)干擾類型的基帶調(diào)制信息；瞬時(shí)測(cè)頻單元通過(guò)數(shù)字測(cè)頻的方法獲取中頻雷達(dá)信號(hào)的頻率；干擾信息實(shí)時(shí)調(diào)制單元將基帶調(diào)制信息按照中頻雷達(dá)信號(hào)的頻率與中頻雷達(dá)信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后產(chǎn)生所需的中頻干擾信號(hào)送至基帶干擾信息產(chǎn)生及調(diào)制單元； SAR實(shí)時(shí)圖采集單元:通過(guò)LVDS接口接收SAR實(shí)時(shí)圖像并送至控制顯示與模型單元；控制顯示與模型單元:包括界面控制及顯示單元、干擾模型單元；干擾模型單元存儲(chǔ)了壓制干擾模型、欺騙干擾模型、相關(guān)干擾模型、箔條干擾模型、雜波干擾模型，根據(jù)外部輸入的干擾條件調(diào)用相應(yīng)的干擾模型產(chǎn)生相應(yīng)的干擾參數(shù)并送至干擾信息實(shí)時(shí)計(jì)算單元；根據(jù)外部輸入的干擾條件對(duì)功率調(diào)整單元的功率進(jìn)行控制；對(duì)SAR雷達(dá)在干擾條件下生成的圖像與實(shí)際圖像進(jìn)行比對(duì)，獲取SAR干擾效果；對(duì)整個(gè)模擬裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能SAR復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝置，其特征在于:所述的多級(jí)下變頻單元包括兩個(gè)混頻器、自動(dòng)增益調(diào)節(jié)器、低通濾波器；SAR雷達(dá)發(fā)射的12?18GHz射頻信號(hào)與頻綜單元提供的頻率范圍12?16GHz的本振信號(hào)通過(guò)第一混頻器進(jìn)行第一級(jí)下變頻，得到2GHz第一中頻信號(hào)；第一中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益調(diào)節(jié)器進(jìn)行自動(dòng)增益控制后，通過(guò)第二混頻器與頻綜單元提供的2.5GHz的本振信號(hào)混頻進(jìn)行第二級(jí)下變頻，第二級(jí)下變頻后的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器后得到500±250MHz的中頻雷達(dá)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能SAR復(fù)雜電磁環(huán)境模擬裝置，其特征在于:所述的多級(jí)上變頻單元包括兩個(gè)混頻器、帶通濾波器、開關(guān)濾波器組、兩個(gè)放大器和衰減器；中頻干擾信號(hào)與頻綜單元提供的2.5GHz本振信號(hào)在第三混頻器中混頻得到2GHz頻率的信號(hào)；2GHz頻率的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器濾波和第一放大器放大后送至第四混頻器，在第四混頻器中2GHz中心頻率的信號(hào)與頻綜單元提供的12?16GHz本振信號(hào)混頻得到中心頻率為12?18GHz的信號(hào)，信號(hào)帶寬為500MHz的中間信號(hào)，中間信號(hào)通過(guò)開關(guān)濾波器組濾除相應(yīng)的頻段后得到滿足純度要求的12?18GHz信號(hào)，滿足純度要求的12?18GHz信號(hào)依次經(jīng)過(guò)程控衰減器進(jìn)行衰減和第二放大器進(jìn)行功率放大后得到所需的射頻干擾信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01S7/40GK103675772SQ201310612016
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】劉偉, 王朔, 曹雷團(tuán), 吳強(qiáng), 楊秀山, 張洪源, 梁超杰, 張子劍, 李茜華, 賈睿 申請(qǐng)人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院