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复杂电磁环境的灵巧构建
发布时间:2022-05-30 10:21:36 | 作者:超级管理员 | 来源:本站

  现代战场环境包含各种敌人、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——各种雷达辐射源产生的雷达脉冲数量高达每秒数百万。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一般为300MHz至40GHz,具有快速变频的特点,瞬时带宽一般达到几百MHz或更高。所以硬件平台的通道需要覆盖雷达的普通工作频段,瞬时带宽一般需要达到1GHz甚至更高,通道之间也需要相互参与和同步。


  雷达信号生成:


  雷达辐射源系统需要支持常见雷达发射信号的生成,从简单的脉冲到复杂的脉冲序列,包括:调频连续波信号、调频脉冲信号、调频信号、调频信号、调频信号、调频信号、调频信号、调频信号、调频信号、调频信号、调频信号、调频信号、调频信号等。


  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。为了在不同的战争情况下模拟不同的场景,还需要具的不同场景。


  像CEESIM这样的系统既复杂又昂贵,中小型研发团队很难建立自己的设备,但他们的研究工作仍然需要类似的环境来建立设备。如果现有的商业软件无线电平台能够巧妙地构建复杂的电磁环境,这无疑将大大有助于系统的构建速度、成本、维护和升级。国内一些企业已经在这一领域发展起来,如成都立方的雷达辐射源灵巧构建平台就是其中之一。


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


  在一种情况下,主要目标是灵巧、便携和成本优化。在这种情况下,高度集成的通用软件无线电外围设备(USRP:Univeralsofttradioperiperipheral)是一个极好的选择。单台USRP设备提供独立控制的多个信号传输和接收通道,覆盖1MHz~7.2GHz频率范围,单通道瞬时带宽高达400MHz,可轻松扩展到数百通道。同时,模块化前端频率扩展设备可以覆盖普通雷达信号所需的40GHz频率。如下图所示,即使包括仿真软件的成本,单通道建设成本也可以控制在传统仪器水平的几分之一。然而,低成本也会给应用带来一些限制,比如USRP的各种射频性能指标无法与传统仪器相比


  多通道雷达辐射源。


  如果我们需要关注系统性能,另一个选择是使用商业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选择,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(也可以通过射频前端进一步扩展到40ghz)频率范围和1ghz瞬时带宽,同时提供仪器级精度。此外,采用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。


  PXI架构辐射源。


  通过这两种方式构建的辐射源信号生成系统,可以通过板载FPGA动态生成以下常见的雷达信号:


  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;


  脉宽和重频模式:突发、滑变、步进、参差不齐。


  基于软件无线电平台的复杂电磁环境建设的核心在于软件。该应用软件的专业性和系统复杂性非常高,用户需求复杂多变,进口产品控制严格,功能相对固定,而国内定制的软硬件系统成本较高。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。


  使用商业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实现对复杂电磁环境的感知和分析。该硬件的可重用性和仪器的多功能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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