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复杂电磁环境的灵巧构建
发布时间:2022-05-21 08:57:24 | 作者:超级管理员 | 来源:本站

  现代战场环境包括各种敌人、朋友和自己的辐射源、商业和政府信号,其中最重要和最复杂的威胁信号来自雷达辐射源——每秒数百万个雷达脉冲。因此,构建复杂电磁环境的首要任务是模拟各种雷达辐射源,需要满足:


  硬件I/O支持:


  雷达信号中心的频率范围通常从300mhz到40ghz,具有频率捷变的特点。瞬时带宽通常达到数百mhz或更高。因此,硬件平台的通道需要覆盖雷达的常见工作频段。瞬时带宽通常需要达到1ghz甚至更高,通道也需要相互参与和同步。


  生成雷达信号:


  雷达辐射源系统需要支持生成从简单脉冲到复杂脉冲序列的常见雷达发射信号,包括调频连续波信号、调频脉冲信号、调相信号和多种模式的脉宽/重频信号;同时,雷达辐射源系统还需要能够支持实际场景中自定义波形或录制的波形。


  辐射源场景模型:辐射源场景模型:


  雷达辐射源模型应包括天线方向图、天线扫描模式、雷达工作模式、信号序列、多发射机模型等。还需要具有场景生成功能,以模拟不同情况下的不同场景。


  CEESIM等系统复杂、昂贵,中小型研发团队难以自行建设,但其研究工作仍需要类似的环境建设设备。如果现有的商业软件无线电平台能够灵活地构建复杂的电磁环境,无疑将对系统的建设速度、成本、维护和升级有很大的帮助。一些国内企业已经在这一领域发展起来,如成都立思方的雷达辐射源灵构建平台就是其中之一。


  商用软件无线电平台也有多种架构,用户需要根据实际应用需要灵活选择不同的硬件平台。


  一是以灵巧、便携性和成本优化为主要目标。在这种情况下,高度集成的通用软件无线电外设(USRP:UniversalSoftwareripheral)是一个很好的选择。单台USRP设备提供独立控制的多个信号发射和接收通道,覆盖1mhz~7.2ghz频率范围,单通道瞬时带宽高达400mhz,可轻松扩展到数百个通道。同时,模块化的前端频率扩展设备可以覆盖普通雷达信号所需的40ghz频率。下图中基于USRP的多通道雷达辐射源,即使包括模拟软件的成本,其单通道建设成本也可以控制在传统仪器的几分之一水平。然而,低成本也会带来一些应用限制,如USRP的各种射频性能指标无法与传统仪器相比。


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  多通道雷达辐射源。


  如果需要考虑系统性能,另一种选择是使用商用PXI平台。基于PXI总线的模块化仪器具有不同的成熟货架产品,性能高,精度高。以市场上常见的PXIe矢量信号收发器为例,它具有9kHz~6.5gHz频率范围和1gHz瞬时带宽(也可通过射频前端进一步扩展到40gHz),并提供仪器级精度。此外,通过PXIe中频数字收发器和模块化射频前端设备,可获得1.4gHz或更高的超宽带瞬时带宽。


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  PXI结构辐射源。


  通过这两种方式构建的辐射源信号生成系统,可由板载FPGA动态生成以下常见雷达信号:


  常规波形:常规连续波、脉冲连续波;


  频率调制:线性调频连续波、非线性调频连续波、步进频连续波、频移键控制连续波、线性调频脉冲、非线性调频脉冲、步进频脉冲、频移键控制脉冲等;


  相位调制:相位码、巴克码、弗兰克多相码;


  脉宽及重频模式:突发、滑变、步进、参差。


  基于软件无线电平台复杂的电磁环境建设,其核心是软件。该应用软件具有高度的专业性和系统复杂性,用户需求复杂多变,进口产品控制严格,功能相对固定,国内定制的软硬件系统成本高。这种基于标准化硬件平台的系统实现为中小型研发团队带来了新的选择。


  使用商用货架的软件无线电平台还有另一个好处:这些产品通常有双向通道,也可以使用接收通道来感知和分析复杂的电磁环境。该硬件可重复使用和多功能仪器的特性可以进一步降低实验设备的施工成本。


复杂电磁环境


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