一种干扰仿真模拟训练器接收系统

技术领域

本发明属于干扰仿真模拟训练器技术领域，具体涉及一种干扰仿真模拟训练器接收系统。

背景技术

随着气象雷达在包括JF在内的各个行业的普及应用，电磁干扰是目前一个研究的热点问题，本发明重点针对现有业务使用L、S、C、X、Ka等频段气象雷达的设计原理，开展了多频段干扰信号接收机的研制，可以产接收多种干扰信号，指导雷达机务人员熟悉干扰信号的效果以及应对干扰信号可能采取的措施，然而市面上各种的干扰仿真模拟训练器仍存在各种各样的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种干扰仿真模拟训练器接收系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种干扰仿真模拟训练器接收系统，包括有频率源模块，所述频率源模块用于实现对频段进行输入，所述频率源模块的变频通道包含L频段变频通道、S频段变频通道、C频段变频通道、X频段变频通道、Ka频段变频模块，所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道、所述X频段变频通道的两端分别电性连接有开关，一侧所述开关用于实现对L频段、S频段、C频段和X频段进行输入接收，另一侧所述开关用于实现对L频段、S频段、C频段和X频段进行输出，两侧所述开关用于实现对L频段、S频段、C频段和X频段进行频段切换，所述Ka频段变频模块用于接收所述Ka频段输入，所述Ka频段变频模块与一侧开关电性连接；

还包括有参考功分模块，所述参考功分模块上电性连接有频率源模块1、频率源模块2、频率源模块3和频率源模块4，所述频率源模块1和所述频率源模块2上分别电性连接有开关滤波器组，所述频率源模块3和所述频率源模块4上分别电性连接有滤波器，两个所述开关滤波器组和所述滤波器分别输出本振信号1、本振信号2、本振信号3和本振信号4，所述本振信号1、所述本振信号2、所述本振信号3和所述本振信号4分别用于实现对所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道、所述X频段变频通道和所述Ka频段变频模块进行输入变频所需要的本振信号；

所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道和所述X频段变频通道共用输入端口，且内部通过开关滤波器组实现频段切换，将L频段射频信号、S频段射频信号、C频段射频信号、X频段射频信号上变频至第一中频，再与固定本振混频得到第二中频60MHz；

所述参考功分模块输出100MHz参考信号并提供给各路锁相环，由控制模块控制所述频率源模块输出变频所需要的本振信号，并进行放大和滤波处理，其中所述Ka频段变频模块输出的本振信号需要通过倍频实现。

优选的，所述控制模块上电性连接有内部信号输出的RS485通讯通道，所述控制模块上电性连接有外部信号输出的RS485通讯通道，所述控制模块上还电性连接有外部信号输出的用户TCP/IP通讯通道和外部信号输出的用户RS232通讯通道。

优选的，所述控制模块上电性连接有VFD显示、按键和指示灯，所述VFD显示用于实现对数据信息进行显示，所述按键用于实现对系统进行控制调节，所述指示灯用于实现对系统的运行状态进行显示，所述指示灯包括有运行指示灯、故障指示灯、供电指示灯和通讯指示灯。

优选的，还包括有AC/DC电源模块，所述AC/DC电源模块用于实现输出+12V电压和+6V电压，所述AC/DC电源模块上电性连接有AC220V电压，所述AC/DC电源模块用于实现对AC220V电压进行交流电压转换成直流电压，并且降低电压，保持电压的稳定性输出。

优选的，所述参考功分模块上分别电性连接有四个VCO，所述VCO采用的是RC振荡器或多谐振荡器类型或LC或晶体振荡器类型；

所述RC振荡器类型，输出信号的振荡频率将与电容成反比；

其中f为输出震荡频率，R为电阻的阻值，C为电容的数值；

所述LC或晶体振荡器类型，输出信号的振荡频率将是：

其中f为输出震荡频率，L为电感的数值，C为电容的数值。

优选的，所述参考功分模块的一个所述VCO后侧电性连接有倍频，所述倍频采用的是锁相环法，所述锁相环阀的输出频率不是直接是基准频率的倍频，但出于一个电压控制的独立振荡器，通过一个相位比较器与基准频率同步，要被比较的频率是输出频率除以倍频因子n，由于频率分割，所述VCO必须产生乘以n的倍频，分割后进入反馈回路，使在比较器输入端有相同的频率。

优选的，所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道和所述X频段变频通道共用输入端口中包括有电平检测、限幅器、若干开关、数控衰减和温补，以及包括有若干放大器，所述Ka频段变频模块输出Ka频段第一中顿3.5-4.5GHz输入到其中的一个开关上。

优选的，所述Ka频段变频模块中包括有电平检测、限幅器、若干开关和数控衰减，所述Ka频段变频模块用于实现将3.5-4.5GHz经过一次混频下变频至第一中顿3.5-4.5GHz，选用本振频率为31GHz。

优选的，所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道、所述X频段变频通道、所述Ka频段变频模块采用的是低通滤波器实现变频处理；

所述低通滤波器的算法公式如下：

Y(n)＝a*X(n)+(1-a)*Y(n-1)；

这个公式里，X为输入，Y为滤波后得到的输出值，n代表滤波次数；本次的输出结果主要取决于上次的滤波输出值，其中a是和滤波效果有关的一个参数，称为滤波系数；它决定新采样值在本次滤波结果中所占的权重。

优选的，还包括有上架机箱，所述上架机箱的前面板上包括有指示灯、VFD显示、按键和散热窗口，所述上架机箱的后面板上包括有时钟80MHz输出端口、中频60MHz输出端口、L频段、S频段、C频段和X频段输入端口、Ka频段输入端口、RJ45遥控端口、RS485/RS232遥控端口、接地端口和AC220V电源端口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明主要实现接收空间辐射的干扰信号并下变频至中频输出，接收频率包含L频段(1.2GHz～1.4GHz)、S频段(2.8GHz～3.1GHz)、C频段(5.4GHz～5.7GHz)、X频段(9.3GHz～9.6GHz)、Ka(34.5GHz～35.5GHz)频段，使用时可通过发送频率码对上述频段射频信号进行侦收，并输出中频信号提供给后级信号处理设备，接收灵敏度优于-80dBm，同时可扩展接收动态范围至+10dBm；输出中频信号为60MHz±5MHz，谐杂波抑制优于60dBc。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的频率源模块原理框图；

图3为本发明的变频模块组成框图；

图4为本发明的上架机箱前面板示意图；

图5为本发明的上架机箱后面板示意图；

图6为本发明的Ka频段第一次混频杂散分布示意图；

图7为本发明的L/S/C/X频段一混频杂散分布示意图；

图8为本发明的第二次混频的典型混频杂散分布示意图；

图9为本发明的限幅器性能参数示意图之一；

图10为本发明的限幅器性能参数示意图之二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图10，本发明提供一种技术方案：一种干扰仿真模拟训练器接收系统，包括有频率源模块，所述频率源模块用于实现对频段进行输入，所述频率源模块的变频通道包含L频段变频通道、S频段变频通道、C频段变频通道、X频段变频通道、Ka频段变频模块，所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道、所述X频段变频通道的两端分别电性连接有开关，一侧所述开关用于实现对L频段、S频段、C频段和X频段进行输入接收，另一侧所述开关用于实现对L频段、S频段、C频段和X频段进行输出，两侧所述开关用于实现对L频段、S频段、C频段和X频段进行频段切换，所述Ka频段变频模块用于接收所述Ka频段输入，所述Ka频段变频模块与一侧开关电性连接；

还包括有参考功分模块，所述参考功分模块上电性连接有频率源模块1、频率源模块2、频率源模块3和频率源模块4，所述频率源模块1和所述频率源模块2上分别电性连接有开关滤波器组，所述频率源模块3和所述频率源模块4上分别电性连接有滤波器，两个所述开关滤波器组和所述滤波器分别输出本振信号1、本振信号2、本振信号3和本振信号4，所述本振信号1、所述本振信号2、所述本振信号3和所述本振信号4分别用于实现对所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道、所述X频段变频通道和所述Ka频段变频模块进行输入变频所需要的本振信号；

所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道和所述X频段变频通道共用输入端口，且内部通过开关滤波器组实现频段切换，将L频段射频信号、S频段射频信号、C频段射频信号、X频段射频信号上变频至第一中频，再与固定本振混频得到第二中频60MHz；

所述参考功分模块输出100MHz参考信号并提供给各路锁相环，由控制模块控制所述频率源模块输出变频所需要的本振信号，并进行放大和滤波处理，其中所述Ka频段变频模块输出的本振信号需要通过倍频实现。

为了实现对系统的进行控制，实现对控制指令进行传输，以及实现对数据信息进行传输，本实施例中，优选的，所述控制模块上电性连接有内部信号输出的RS485通讯通道，所述控制模块上电性连接有外部信号输出的RS485通讯通道，所述控制模块上还电性连接有外部信号输出的用户TCP/IP通讯通道和外部信号输出的用户RS232通讯通道。

为了实现使得系统能够更加方便的操作控制，本实施例中，优选的，所述控制模块上电性连接有VFD显示、按键和指示灯，所述VFD显示用于实现对数据信息进行显示，所述按键用于实现对系统进行控制调节，所述指示灯用于实现对系统的运行状态进行显示，所述指示灯包括有运行指示灯、故障指示灯、供电指示灯和通讯指示灯。

为了实现对系统进行供电运行，保持系统的供电安全性，本实施例中，优选的，还包括有AC/DC电源模块，所述AC/DC电源模块用于实现输出+12V电压和+6V电压，所述AC/DC电源模块上电性连接有AC220V电压，所述AC/DC电源模块用于实现对AC220V电压进行交流电压转换成直流电压，并且降低电压，保持电压的稳定性输出。

为了实现对系统进行倍频处理，本实施例中，优选的，所述参考功分模块上分别电性连接有四个VCO，所述VCO采用的是RC振荡器或多谐振荡器类型或LC或晶体振荡器类型；

所述RC振荡器类型，输出信号的振荡频率将与电容成反比；

其中f为输出震荡频率，R为电阻的阻值，C为电容的数值；

所述LC或晶体振荡器类型，输出信号的振荡频率将是：

其中f为输出震荡频率，L为电感的数值，C为电容的数值。

为了实现对倍频进行计算处理，本实施例中，优选的，所述参考功分模块的一个所述VCO后侧电性连接有倍频，所述倍频采用的是锁相环法，所述锁相环阀的输出频率不是直接是基准频率的倍频，但出于一个电压控制的独立振荡器，通过一个相位比较器与基准频率同步，要被比较的频率是输出频率除以倍频因子n，由于频率分割，所述VCO必须产生乘以n的倍频，分割后进入反馈回路，使在比较器输入端有相同的频率。

为了实现对不同频段的信号进行切换处理，本实施例中，优选的，所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道和所述X频段变频通道共用输入端口中包括有电平检测、限幅器、若干开关、数控衰减和温补，以及包括有若干放大器，所述Ka频段变频模块输出Ka频段第一中顿3.5-4.5GHz输入到其中的一个开关上。

为了实现对频段信号进行处理和输送，本实施例中，优选的，所述Ka频段变频模块中包括有电平检测、限幅器、若干开关和数控衰减，所述Ka频段变频模块用于实现将3.5-4.5GHz经过一次混频下变频至第一中顿3.5-4.5GHz，选用本振频率为31GHz。

为了实现对频段的信号进行变频处理，本实施例中，优选的，所述L频段变频通道、所述S频段变频通道、所述C频段变频通道、所述X频段变频通道、所述Ka频段变频模块采用的是低通滤波器实现变频处理；

所述低通滤波器的算法公式如下：

Y(n)＝a*X(n)+(1-a)*Y(n-1)；

这个公式里，X为输入，Y为滤波后得到的输出值，n代表滤波次数；本次的输出结果主要取决于上次的滤波输出值，其中a是和滤波效果有关的一个参数，称为滤波系数；它决定新采样值在本次滤波结果中所占的权重。

为了实现对系统进行集装，本实施例中，优选的，还包括有上架机箱，所述上架机箱的前面板上包括有指示灯、VFD显示、按键和散热窗口，所述上架机箱的后面板上包括有时钟80MHz输出端口、中频60MHz输出端口、L频段、S频段、C频段和X频段输入端口、Ka频段输入端口、RJ45遥控端口、RS485/RS232遥控端口、接地端口和AC220V电源端口。

本发明的工作原理及使用流程：本申请包含频率源模块、变频等模块，可选用19英寸的2U标准上架机箱，也可根据客户要求定制机箱，符合人机工程学设计，方便用户使用，同时机箱配置散热风扇，确保设备适应长时间稳定工作，设计上在机箱侧面板配置有铭牌，标识内容包括公司名称，产品型号、编号、工作频段、功耗、重量等信息；

变频杂散分析

Ka频段第一次变频杂散分析

Ka频段第一次变频由34.5GHz-35.5GHz经过一次混频下变频至3.5-4.5GHz，选用本振频率为31GHz，混频杂散关系仿真计算如图6；

由仿真结果可见，Ka频段第一次变频，中频频率为3.5-4.5GHz，此时没有组合杂散落入带内，最近的杂散分布为中频谐波，即7-9GHz，中频带通滤波器容易实现，Ka频段第一次变频杂散抑制设计值＞65dBc；

宽带变频通道杂散分析

宽带变频通道包含L/C/S/X频段变频，采用两次混频，最终输出中频频率为60MHz，其中第一次混频输出中频为2140MHz，组合杂散未落入带内，典型仿真结果如图7；

第二次混频关系：2140MHz与2170MHz进行下变频混频，输出中频为60MHz，带宽±5MHz，典型混频杂散分布如图8；

由仿真可见，第二次混频最近的杂散分布即为中频频率的2此谐波，可通过中频滤波器提供抑制。

综上所述，接收机变频通道杂散抑制设计值＞60dBc@0dBm输出；

接收电平范围分析

小信号接收电平分析：由信道仿真结果可知，变频通道接收噪声系数＜9dB，中频瞬时带宽为10MHz，解调信噪比要求按10dB计算，则接收灵敏度为-84dBm；

大信号接收电平分析：变频通道输入均配置了旁路开关放大器组和数控衰减器，当大信号(比如+10dBm)接收进入通道时，旁路开关切换到直通路，数控衰减器具备30dB可调范围，可对大信号进行衰减设置，确保后端链路工作于线性功率区间；

综上所述，接收机接收电平范围满足-80dBm～+10dBm要求；

接收端口抗烧毁分析

通过在输入端口配置限幅器可实现对接收通道进行限幅保护，本方案选用的DC-12GHz限幅器最大输入功率≥5W，Ka频段限幅器最大输入功率≥1W，饱和输出电平≤+18dBm，满足前级放大器、开关等输入功率范围要求，限幅器性能参数如图9和10；

瞬时动态范围分析

根据产品的链路仿真得到，L/S/C/X频段信道中，在增益为44dB情况下，噪声系数为7.48dB，组件输出P-1为11.85dBm，其输出P-1为-32.15dBm；动态范围为80-32.15＝47.85dB，满足协议要求；Ka频段第一次变频通道增益设计为17dB，并留有足够的余量用于级间匹配；噪声系数为8.78dB，组件输出P-1为4.1dBm，动态范围为67.1dB，满足协议要求；

中频输出饱和功率分析

本方案选用的末级中频放大器饱和输出功率为+20dBm，由链路器件组成可知，在末级放大器之后配置了温补衰减器、滤波器等总衰减量为8dB，故算得变频链路输出功率≤+12dBm，满足协议要求；

镜频抑制分析

镜频抑制分为带内镜频和带外镜频，在设计上通过在第一次混频前配置带通滤波器抑制带外镜频信号，在第一中频链路上配置窄带滤波器。综合镜频抑制设计值＞60dBc；

时钟分析

时钟信号主要由频率源4直接输出，输出的信号经过放大衰减后输出，输出频率为80MHz，可以通过调整衰减器使得输出信号功率为0-5dBm范围内；满足协议要求；

跳频时间分析

根据模块的链路组成，分析出模块的切换稳定时间主要在于自检源的频率切换时间。自检源选用的是LMX2594搭建的频率源，该频率源的切换稳定时间在200μs左右，满足协议要求；

衰减控制时间分析

衰减选用快速衰减器，选用的衰减满足控制时间≤10us的要求。满足技术协议要求；

端口驻波比分析

电路设计上通过以下措施可确保获得较优的端口驻波比响应：

电路设计匹配50欧姆阻抗；

输入输出端口预留匹配调试位置；

射频器件级间配置匹配衰减器；

选用反射系数小的微波器件；

常规端口驻波比设计值＜1.8；

衰减控制范围分析

本方案在射频链路和中频链路上分别配置了一级数控衰减器，步进为0.5dB，衰减深度为31.5dB，经同类项目验证，衰减精度≤0.5±8％×N，N为衰减量，满足协议要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。