本發(fā)明涉及，特別是涉及一種適用于水面船舶雷達系統(tǒng)檢測標校設(shè)備。

背景技術(shù)：

雷達精度是雷達測量的目標參數(shù)估計值相對于目標真實參數(shù)值之間的精確程度，通常，雷達測量精度的好壞用其測量誤差的大小表征和衡量，根據(jù)誤差生產(chǎn)的來源和性質(zhì)，可以分為隨機誤差、系統(tǒng)誤差和過失誤差，隨機誤差也稱為偶然誤差，是純粹的隨機量，系統(tǒng)誤差是重復測試按一定規(guī)律變化的誤差分量，雷達的系統(tǒng)誤差是有一定規(guī)律的，為提高測量數(shù)據(jù)的準確度，在數(shù)據(jù)處理中通過數(shù)據(jù)平滑、濾波來抑制隨機噪聲，而系統(tǒng)誤差則通過標校來修正。

雷達系統(tǒng)是一種由各類探測、控制、數(shù)據(jù)傳輸、通信等設(shè)備集成的地面設(shè)備，它的主要任務(wù)是完成探測、跟蹤和識別，雷達的精度是有效探測的重要技術(shù)指標，直接影響雷達系統(tǒng)的性能，隨著時間推移，雷達系統(tǒng)的性能和技術(shù)參數(shù)會發(fā)生漂移，系統(tǒng)精度會發(fā)生改變，將直接影響船舶的航行安全，因此，對雷達系統(tǒng)進行定期精度檢查和標校變得十分迫切，特別在船舶執(zhí)行重大任務(wù)前、等級修理后，必須對系統(tǒng)進行性能檢查和精度校準，無線電應(yīng)答標校設(shè)備是一種適用于水面船舶雷達檢測標校設(shè)備，在雷達系統(tǒng)技術(shù)保障中發(fā)揮了重要作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提出了一種雷達定向曲線測試、天線系統(tǒng)標校的技術(shù)手段。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于時序脈沖編碼的無線電應(yīng)答標校設(shè)備，包括無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體，所述無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體由發(fā)射天線、接收天線、地址解碼控制啟動電路和標校安裝支架組成，所述發(fā)射天線包括應(yīng)答發(fā)射天線和應(yīng)答發(fā)射支路，發(fā)射天線的波束寬度為6°±25′，頻段為毫米波，發(fā)射天線為偏饋發(fā)射面天線，所述接收天線包括詢問接收天線和詢問接收支路，接收天線的頻率為Ku波段，波束寬度為45～75°，接收天線為平面螺旋天線，所述無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體的接收天線接收雷達輻射的高頻能量將其轉(zhuǎn)換成控制信號，通過無線電定向應(yīng)答天線產(chǎn)生應(yīng)答脈沖信號。

所述無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體采用時序脈沖編碼技術(shù)、收發(fā)分置方式工作和參數(shù)獨立設(shè)置，由無線電應(yīng)答啟動脈沖控制觸發(fā)形成同步關(guān)系，無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體的接收天線接收雷達輻射信號，依次通過視頻放大、整形進入地址解碼器，并與無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體內(nèi)設(shè)的地址代碼進行比對，比對成功時，控制脈沖形成器形成無線電應(yīng)答機和激光應(yīng)答輻射器啟動信號。

優(yōu)選的，所述應(yīng)答發(fā)射支路的電路由DDS、倍頻器、PDRO、100MHz晶振組成，所述DDS的輸出端電性連接有濾波器，所述濾波器的輸出端電性連接有放大器，所述放大器的輸出端電性連接有調(diào)制器，所述DDS的輸入端與倍頻器的輸出端電性相接，所述100MHz晶振的輸出端與倍頻器的輸入端電性相接，100MHz晶振的輸出端與PDRO的輸入端電性相接。

優(yōu)選的，所述發(fā)射天線的極化方式為圓極化或垂直化。

優(yōu)選的，所述詢問接收支路的電路由低噪聲放大器、濾波器、放大器和功分器組成，所述低噪聲放大器的輸出端電性連接有濾波器，所述濾波器的輸出端電性連接有放大器，所述放大器的輸出端與功分器的輸入端電性相接，所述功分器的輸出端分別電性連接有濾波器單元，濾波器單元的輸出端分別通過電連接的對數(shù)檢波電性連接有比較器，所述對數(shù)檢波的輸出端電性連接有模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)的輸出端連接有時間參數(shù)測量。

優(yōu)選的，所述無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體在交流或直流電壓為27V±2.7V運行，消耗電流不大于1.5A。

本發(fā)明提供了一種基于時序脈沖編碼的無線電應(yīng)答標校設(shè)備，空中應(yīng)答信號編碼格式獨特，不易破解，抗干擾能力強，有效避免了在日常標校測試過程中因無線電信號外泄可能造成的保密安全問題，且靈敏度高，作用距離大，應(yīng)答誤碼率低，確保標校精度，同時通過接收雷達輻射的詢問指令，并對其進行識別處理后，輻射與應(yīng)答器一致的應(yīng)答脈沖，并具有自檢功能，確保檢查其主要功能部件的工作能力，模擬無線電應(yīng)答器功能用于對雷達系統(tǒng)的標校。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于時序脈沖編碼的無線電應(yīng)答標校設(shè)備實物圖；

圖2為偏饋拋物面天線圖；

圖3為平面螺旋天線測試方向圖；

圖4為發(fā)射支路電路組成框圖；

圖5為接收支路電路組成框圖；

圖6為AD8313輸出電壓隨輸入信號的功率變化關(guān)系示意圖；

圖7為脈沖代碼時序示意圖；

圖8為指令脈沖序列示意圖；

圖9為脈沖分析電路原理圖。

圖中：1無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體、2接收天線、3發(fā)射天線、4標校安裝支架。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1-9所示，圖1為本發(fā)明一種基于時序脈沖編碼的無線電應(yīng)答標校設(shè)備實物圖；圖2為偏饋拋物面天線圖；圖3為平面螺旋天線測試方向圖；圖4為發(fā)射支路電路組成框圖；圖5為接收支路電路組成框圖；圖6為AD8313輸出電壓隨輸入信號的功率變化關(guān)系示意圖；圖7為脈沖代碼時序示意圖；圖8為指令脈沖序列示意圖；圖9為脈沖分析電路原理圖。

請參閱圖1-9，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：

一種基于時序脈沖編碼的無線電應(yīng)答標校設(shè)備，包括無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體1，無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體1由發(fā)射天線3、接收天線2、地址解碼控制啟動電路和標校安裝支架4組成，發(fā)射天線3包括應(yīng)答發(fā)射天線和應(yīng)答發(fā)射支路，發(fā)射天線3的波束寬度為6°±25′，頻段為毫米波，發(fā)射天線3為偏饋發(fā)射面天線，接收天線2包括詢問接收天線和詢問接收支路，接收天線2的頻率為Ku波段，波束寬度為45～75°，接收天線2為平面螺旋天線，無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體1的接收天線2接收雷達輻射的高頻能量將其轉(zhuǎn)換成控制信號，通過無線電定向應(yīng)答天線產(chǎn)生應(yīng)答脈沖信號。

無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體1采用時序脈沖編碼技術(shù)、收發(fā)分置方式工作和參數(shù)獨立設(shè)置，由無線電應(yīng)答啟動脈沖控制觸發(fā)形成同步關(guān)系，無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體1的接收天線2接收雷達輻射信號，依次通過視頻放大、整形進入地址解碼器，并與無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體1內(nèi)設(shè)的地址代碼進行比對，比對成功時，控制脈沖形成器形成無線電應(yīng)答機和激光應(yīng)答輻射器啟動信號。

應(yīng)答發(fā)射支路的電路由DDS、倍頻器、PDRO、100MHz晶振組成，DDS的輸出端電性連接有濾波器，濾波器的輸出端電性連接有放大器，放大器的輸出端電性連接有調(diào)制器，DDS的輸入端與倍頻器的輸出端電性相接，100MHz晶振的輸出端與倍頻器的輸入端電性相接，100MHz晶振的輸出端與PDRO的輸入端電性相接。

發(fā)射天線3的極化方式為圓極化或垂直化。

詢問接收支路的電路由低噪聲放大器、濾波器、放大器和功分器組成，低噪聲放大器的輸出端電性連接有濾波器，濾波器的輸出端電性連接有放大器，放大器的輸出端與功分器的輸入端電性相接，功分器的輸出端分別電性連接有濾波器單元，濾波器單元的輸出端分別通過電連接的對數(shù)檢波電性連接有比較器，對數(shù)檢波的輸出端電性連接有模擬開關(guān)，模擬開關(guān)的輸出端連接有時間參數(shù)測量。

無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體1在交流或直流電壓為27V±2.7V運行，消耗電流不大于1.5A。

本發(fā)明提供了一種基于時序脈沖編碼的無線電應(yīng)答標校設(shè)備，空中應(yīng)答信號編碼格式獨特，不易破解，抗干擾能力強，有效避免了在日常標校測試過程中因無線電信號外泄可能造成的保密安全問題，且靈敏度高，作用距離大，應(yīng)答誤碼率低，確保標校精度，同時通過接收雷達輻射的詢問指令，并對其進行識別處理后，輻射與應(yīng)答器一致的應(yīng)答脈沖，并具有自檢功能，確保檢查其主要功能部件的工作能力，模擬無線電應(yīng)答器功能用于對雷達系統(tǒng)的標校。

無線電應(yīng)答標校設(shè)備通過接收雷達輻射的詢問指令，并對其進行識別處理后，輻射與應(yīng)答器一致的應(yīng)答脈沖，同時具有自檢功能，確保檢查其主要功能部件的工作能力，功能上就是模擬無線電應(yīng)答器功能用于對雷達系統(tǒng)的標校。

如圖1所示，無線電應(yīng)答標校設(shè)備接收雷達輻射的信號，經(jīng)視頻放大、整形并進入到1000022015.92地址解碼器中，并與設(shè)備中的地址代碼進行比較，當它們相符時，控制脈沖形成器形成無線電應(yīng)答機和激光應(yīng)答輻射器啟動信號，無線電應(yīng)答標校設(shè)備采用收發(fā)分置方式工作，參數(shù)獨立設(shè)置，由無線電應(yīng)答啟動脈沖控制觸發(fā)形成同步關(guān)系，通過選擇和設(shè)計合理的接收天線2和發(fā)射天線3保證具有較大的接收波束寬度和發(fā)射波束寬度，以及脈沖參數(shù)、輻射時序等。

如圖2所示，發(fā)射天線3為偏饋反射面天線，波束寬度為6°±25′，頻段為毫米波，極化方式為圓極化或垂直極化，如果采用垂直極化就用光波導饋電，如果需要圓極化，就在饋電段與喇叭之間加一段圓極化過渡段。

如圖3所示，接收天線2的頻率為Ku波段，波束寬度為45～75°，接收天線2為平面螺旋天線，天線測試方向如圖3所示。

如圖4所示，為發(fā)射支路電路組成框圖，應(yīng)答發(fā)射支路的電路由DDS、倍頻器、PDRO、100MHz晶振組成，DDS的輸出端電性連接有濾波器，濾波器的輸出端電性連接有放大器，放大器的輸出端電性連接有調(diào)制器，DDS的輸入端與倍頻器的輸出端電性相接，100MHz晶振的輸出端與倍頻器的輸入端電性相接，100MHz晶振的輸出端與PDRO的輸入端電性相接。

利用晶振輸出100MHz 信號，晶振輸出信號分為兩路，一路為1GHz倍頻器提供輸入信號，另一路作為PDRO的參考信號，1GHz倍頻器輸出信號作為DDS的參考時鐘，DDS通過頻率控制輸出四個頻率中的一個頻率，和PDRO輸出信號混頻后，經(jīng)過濾波器和放大器得到相應(yīng)的頻率，濾波器輸出的頻率對應(yīng)雷達四個固定的識別頻率的1/4，混頻器輸出信號進入調(diào)制器，按照一定的規(guī)律進行調(diào)制，輸出脈沖信號，脈沖信號輸出到倍頻器后，輸出到相應(yīng)的雷達發(fā)射頻率，放大器將信號放大到系統(tǒng)需要的信號后，通過發(fā)射天線3向雷達輻射，在標校車對雷達標校過程中選擇其中一個頻率進行標校，調(diào)制脈沖根據(jù)雷達發(fā)射信號脈沖要求進行調(diào)制，晶體振蕩器采用高穩(wěn)定的恒溫晶體振蕩器，相位噪聲優(yōu)于-150dBc/Hz@1KHz，頻率穩(wěn)定度優(yōu)于1×10-7，頻率精度優(yōu)于100kHz。

1GHz倍頻器采用諧波發(fā)生器+濾波器+放大器的方式來實現(xiàn)，諧波發(fā)生器輸入信號是100MHz來自于晶振，輸出100MHz的諧波分量，通過1GHz的濾波器，濾除諧波發(fā)生器輸出無用頻率分量，最后通過放大器將1GHz的信號放大到DDS需要的功率0dBm。

DDS采用AD公司的高性能的AD9858芯片，AD9858的始終頻率可以達到1GHz，輸出雜散優(yōu)于-55dBc，能夠滿足無線電應(yīng)答標校設(shè)備發(fā)射裝置的要求，1000022015.94AD9858的相位累加器位數(shù)是32位，根據(jù)DDS的理論可以推導出DDS 輸出的信號的頻率分辨率是0.23Hz，在DDS輸出頻率范圍內(nèi)選擇四個合適的頻率通過頻率控制字選擇四個合適的頻率中的一個輸出。

PDRO是通過取樣鎖相環(huán)來實現(xiàn)將微波頻率輸出的信號和參考信號鎖定，PDRO輸出信號和DDS輸出信號的頻率穩(wěn)定度和晶振是相同的，PDRO輸出信號的雜散優(yōu)于-75dBc，輸出頻率的選擇取決于最終輸出頻率和DDS的輸出頻率，將fPDRO+fDDS輸出頻率控制在X頻段，其頻率關(guān)系為fout=(fPDRO+fDDS)×4。

混頻器的作用是將PDRO和DDS輸出信號的頻率關(guān)系直接相加，混頻器的本振/射頻頻率范圍是5GHz~20GHz，中頻工作頻率范圍是DC~7GHz，本振功率范圍是+7dBm~13dBm，變頻損耗是5dB，本振-射頻隔離35dB，濾波器的作用是將混頻器的輸出無用信號濾除，保留fPDRO+fDDS的頻率分量，放大器是將濾波器輸出fPDRO+fDDS的頻率分量放大，補償混頻器和濾波器的損耗，并將功率提高到倍頻器需要的功率電平。

調(diào)制器相當于一個單刀單擲開關(guān)，將輸入的連續(xù)波信號調(diào)制成脈沖信號，脈沖信號的時間規(guī)律和加到調(diào)制器控制端口的調(diào)制脈沖相同，調(diào)制器在X頻段的插損小于2.4dB，隔離度大于80dB，駐波小于1.8。

倍頻器以及放大器的作用是將X頻段的射頻信號直接倍頻到Ka頻段， 放大器輸出Ka頻段的信號為：輸出8mm信號功率80mW。

如圖5為接收支路電路組成框圖，接收支路主要是通過接收天線2接收導彈通道接收的微波信號，并對微波信號進行處理后分析接收到的信號的頻率以及時間參數(shù)，詢問接收支路的電路由低噪聲放大器、濾波器、放大器和功分器組成，低噪聲放大器的輸出端電性連接有濾波器，濾波器的輸出端電性連接有放大器，放大器的輸出端與功分器的輸入端電性相接，功分器的輸出端分別電性連接有濾波器單元，濾波器單元的輸出端分別通過電連接的對數(shù)檢波電性連接有比較器，對數(shù)檢波的輸出端電性連接有模擬開關(guān)，模擬開關(guān)的輸出端連接有時間參數(shù)測量。

接收到的信號先通過低噪聲放大器后進入濾波器，濾除帶寬以外的無用信號，然后與一個固定頻率的DRO混頻后，通過濾波器和放大器，將接收到的信號下變頻到L頻段后進行處理，處理過程是通過功分器分成四路信號，每路信號分別通過相應(yīng)的帶通濾波器，在針對一臺雷達進行標校時，接收到的信號只可能落到其中一個濾波器內(nèi)，此時該濾波器輸出有信號，而其余濾波器沒有信號輸出，濾波器輸出信號通過對數(shù)檢波后，進入比較器，判別哪一路濾波器輸出有信號，就可判別當前接收到的信號是哪一個頻率的，同時對數(shù)檢波輸出的視頻脈沖通過模擬開關(guān)合成一路信號后去進行時間參數(shù)測量，測量結(jié)果送給1000022015.95控制單元。

如圖6所示，當信噪比為10dB時，接收裝置的靈敏度-90dBW，選用低噪聲放大器，噪聲系數(shù)可以優(yōu)于3dB，增益設(shè)定為10dB，因此在低噪聲放大器輸出信號的靈敏度是-80dBW，經(jīng)過混頻濾波放大后，輸出最小信號-80dBW，放大器用于補償混頻器和濾波器的損耗，頻率范圍設(shè)定在1GHz以內(nèi)，信噪比優(yōu)于7dB，四個濾波器輸出進入對數(shù)檢波，對數(shù)檢波將采用AD8313電路實現(xiàn)，AD8313帶寬是0.1GHz~2.5GHz，動態(tài)范圍是70dB，輸出電壓隨輸入信號的功率變化而變化，變化規(guī)律見圖6所示。

本發(fā)明中，無線電應(yīng)答標校設(shè)備主體1的整體主要參數(shù)。

發(fā)射時：工作在四種固定代號的頻率下，在所有使用條件下的傳輸信號的頻率誤差±5兆赫，發(fā)出的脈沖信號的功率強度80毫瓦，傳輸信號工作在0.5Pmax下發(fā)射天線3的方向線寬度為6°±40′，輻射信號的極化度為圓。

接收時：實現(xiàn)四種代號頻率的接收，在信號/噪聲比為10dB下，接收裝置的靈敏度-90dBW，代號頻率的透射頻帶30～35МHz，在0.5Рmax水平下，接收天線2的方向角為45～75，不間斷工作時間為8小時，中斷1小時，需要的直流電壓 27V±2.7V，消耗電流不大于 1.5A，外形尺寸405×340×400 mm。

如圖7所示，時序脈沖編碼規(guī)則：

a.指令脈沖序列的形成原理：指令脈沖序列由雷達的指令編碼器形成，保證向?qū)?yīng)地址的無線電應(yīng)答標校設(shè)備傳送兩個持續(xù)指令“航向角持續(xù)指令 HXC”、“高度持續(xù)指令GDC”，“解除保險指令JCB”，“應(yīng)答器詢問指令YDX”，光學應(yīng)答器啟動指令“交換結(jié)束JJ”，指令的代碼是由脈沖間隔時間進行編碼，當進行指令代碼和大小值編碼時離散率為0.995微秒，“航向角持續(xù)指令HXC”、“高度持續(xù)指令GDC”是由三脈沖組構(gòu)成，“應(yīng)答器詢問指令 YDX”是由一個三脈沖組和九個兩脈沖族構(gòu)成，指令“交換結(jié)束 JJ”是以一個兩脈沖組構(gòu)成，在任何一組脈沖組中第一脈沖與第二個脈沖之間的間隔為導彈地址AP，第一個脈沖與第三個脈沖之間的間隔為指令代碼。

如圖8為指令脈沖序列結(jié)構(gòu)，脈沖組“應(yīng)答器詢問指令YDX”的第一個脈沖與指令脈沖組“航向角持續(xù)指令HXC”，“高度持續(xù)指令GDC”的第一個脈沖之間的間隔為指令大小值，指令“解除保險指令JCB”代替指令“應(yīng)答器詢問指令YDX”進行傳送。

傳輸指令分布在電勢點上，每個電勢點在時間軸上不對稱，指令“HXC”，

“GDC”可以占據(jù)59個電勢點中的任意一點，指令“YDX”占據(jù)第一個電勢點，

指令“JJ”占據(jù)第22個電勢點。

當發(fā)射機和接收機工作時，為了保證固定的占空率要向指令脈沖序列添加：六個導彈地址AP兩脈沖組，脈沖組在指令“YDX”傳輸后均勻分布在間隔上；當指令“HXC”和“GDC”脈沖組與指令“YDX”脈沖組重合時，出現(xiàn)第十二個和第十三個導彈地址脈沖組。

通過第一和第三脈沖之間的時間間隔以三個脈沖的形式tT、tpkb、tk、tb確定脈沖的屬性。

在指令形成部件輸出端上形成時鐘脈沖和指令脈沖的序列，這些脈沖被累加、發(fā)送到發(fā)射天線3調(diào)制器中，轉(zhuǎn)換成無線電信號并向標校設(shè)備方向進行輻射。

b. 在無線電應(yīng)答標校設(shè)備中指令分析標校過程中，從雷達系統(tǒng)指令通道天線發(fā)射的高頻信號，被無線電應(yīng)答標校設(shè)備天線接收，來自本身天線的微波經(jīng)變頻后進入到檢波器中，被二極管檢波的信號以地址脈沖，時鐘脈沖和指令脈沖的形式進入到脈沖分析電路中。

脈沖分析電路對指定代碼間隔的地址和指令脈沖解碼，分離出航向和高度控制電壓、無線電應(yīng)答控制指令。

如圖9所示為脈沖分析電路，包括導彈地址存儲裝置、導彈地址解碼器、指令脈沖解碼器、回波脈沖形成器和晶體振蕩器組成，導彈地址代碼編號格式為二進制碼形式的三位數(shù)，由上位控制計算機人機對話界面的相關(guān)按鈕設(shè)定，檢波器來的脈沖序列進入到導彈地址解碼器中，它將導彈地址代碼間隔與存儲在存儲裝置中的地址代碼間隔進行比較，當它們相符時，發(fā)出指令脈沖解碼允許指令。

當兩個脈沖的導彈地址碼每次到達脈沖分析電路時，無線電應(yīng)答標校設(shè)備啟動脈沖形成器發(fā)送調(diào)制器起動“同步”指令。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。