單通道射頻信號采集回放系統的制作方法

本實用新型涉及射頻技術領域，特別是涉及一種單通道射頻信號采集回放系統。

背景技術：

現代雷達設備、電子戰設備和通信設備的工作制式多，功能復雜，完成整機的研發和功能檢驗需要許多次室內測試以及多次外場測試，但是，外場測試花費大，不易協調且受到天氣和場地等諸多條件限制，實驗數據非常寶貴。在測試過程中遇到的一些問題，只有通過場景重現才能測試解決，但外場測試環境條件具有唯一性，無法精確復現。

鑒于上述情況，目前比較準確的做法是，將外場測試得到的數據及在測試過程中出現的設備問題記錄下來，在需要時進行回放處理。

因此亟需提供一種新型的單通道射頻信號采集回放系統來解決上述問題。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種單通道射頻信號采集回放系統，通過對射頻信號進行一系列變換，提高了雷達、電子戰等裝備測試及研發環境的真實性和使用的便利性。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是：提供一種單通道射頻信號采集回放系統，包括控制模塊、本振單元、與控制模塊相連的數據采集系統、信號回放系統、信號存儲單元；數據采集系統包括依次相連的信號調理單元、下變頻器、信號采集模塊，信號回放系統包括依次相連的數模轉換單元、頻率擴展單元、功率放大單元，信號采集模塊通過信號存儲單元與數模轉換單元相連，本振單元分別與下變頻器、頻率擴展單元相連。

在本實用新型一個較佳實施例中，信號調理單元包括第一級衰減器、第一單刀雙擲開關、第一功率放大器、第二功率放大器、第一帶通濾波器、第二級衰減器、第二帶通濾波器、第二單刀雙擲開關，第一功率放大器、第二功率放大器、第一帶通濾波器依次連接組成放大通道，第二級衰減器、第二帶通濾波器依次連接組成衰減通道，第一級衰減器與第一單刀雙擲開關的輸入端相連，第一單刀雙擲開關的輸出端分別連接放大通道的第一功率放大器、衰減通道的第二級衰減器，放大通道的第一帶通濾波器連接第二單刀雙擲開關的輸出端，衰減通道的第二帶通濾波器連接第二單刀雙擲開關的另一輸出端。信號調理單元可以對輸入射頻信號進行濾波、放大和功率調理等處理，使其滿足后級模塊的需求。

進一步的，第一級衰減器、第二級衰減器的最大衰減值為31.5dB。

在本實用新型一個較佳實施例中，下變頻器將寬帶射頻信號下變頻為中頻信號，輸出的中頻信號的中心頻率為800MHz，由SMA-50K接口送入信號采集模塊。

在本實用新型一個較佳實施例中，信號采集模塊與數模轉換單元的采樣率為2.5GSPS。

在本實用新型一個較佳實施例中，信號存儲單元包括可編程邏輯門陣列、通信接口，可編程邏輯門陣列由控制模塊控制，通信接口方便用戶對數據的轉移和備份。

在本實用新型一個較佳實施例中，本振單元為下變頻器、頻率擴展單元提供本地振蕩信號，其輸出的信號包括掃頻振蕩信號、點頻振蕩信號。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述單通道射頻信號采集回放系統的工作頻率范圍為100MHz—18GHz，可處理的中頻信號帶寬為500MHz，最大磁盤存儲容量為32TB。

本實用新型的有益效果是：

(1)通過對寬帶射頻信號的采集、存儲、處理和回放，可以利用一次外場測試得到的數據，檢驗雷達、電子戰等裝備系統的各種性能，大大減少外場測試的次數，節省大量的資金、時間和人力資源；同時，在測試過程中出現的設備問題，可通過信號波形回放，精確復現測試場景，用于準確定位設備問題；

(2)本實用新型還可以用于再現戰場情況下的電磁環境，作為部隊對演習進行分析總結的依據；可通過記錄和回放雷達在電子干擾條件下的回波，使雷達工作于電子戰條件下，就能夠對操作手進行最為真實的抗干擾訓練；可通過采集和回放目標特征波形，用于裝備故障的快速排除。

附圖說明

圖1是本實用新型單通道射頻信號采集回放系統一較佳實施例的結構框圖；

圖2是所述信號調理單元的原理框圖；

圖3是所述下變頻器的原理框圖；

圖4是所述信號回放系統的工作流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

請參閱圖1，本實用新型實施例包括：

一種單通道射頻信號采集回放系統，包括控制模塊、本振單元、與控制模塊相連的數據采集系統、信號回放系統、信號存儲單元；數據采集系統包括依次相連的信號調理單元、下變頻器、信號采集模塊，信號回放系統包括依次相連的數模轉換單元、頻率擴展單元、功率放大單元，信號采集模塊通過信號存儲單元與數模轉換單元相連，本振單元分別與下變頻器、頻率擴展單元相連。所述單通道射頻信號采集回放系統工作頻率范圍為100MHz～18GHz，可處理的中頻信號帶寬為500MHz，最大磁盤存儲容量為32TB。

數據采集系統是將寬帶射頻信號進行模擬下變頻，并可對變頻得到的模擬中頻信號進行采樣和數字存儲的分析記錄系統，同時支持數據處理和磁盤整理。下面對所述數據采集系統的子單元進行具體描述：

請參閱圖2，信號調理單元可以對輸入射頻信號進行濾波、放大和功率調理等處理，使其滿足后級模塊的需求，其包括第一級衰減器、第一單刀雙擲開關、第一功率放大器、第二功率放大器、第一帶通濾波器、第二級衰減器、第二帶通濾波器、第二單刀雙擲開關，第一功率放大器、第二功率放大器、第一帶通濾波器依次連接組成放大通道，第二級衰減器、第二帶通濾波器依次連接組成衰減通道，第一級衰減器與第一單刀雙擲開關的輸入端相連，第一單刀雙擲開關的輸出端分別連接放大通道的第一功率放大器、衰減通道的第二級衰減器，放大通道的第一帶通濾波器連接第二單刀雙擲開關的輸出端，衰減通道的第二帶通濾波器連接第二單刀雙擲開關的另一輸出端。為防止大功率信號進入系統后會損壞設備，第一級衰減器最大衰減值為31.5dB，可設置步進為1dB。第一單刀雙擲開關為控制開關，可在兩個通道之間進行切換，當輸入信號小于-20dBm時信號由所述放大通道輸出，每個功率放大器的放大值為20dB；當輸入射頻信號功率大于0dBm時，信號由所述衰減通道輸出，第二級衰減器最大衰減值為31.5dB。

請參閱圖3，下變頻器將寬帶射頻信號下變頻為中頻信號，并由外部供電，其中，下變頻的中心頻點及中頻帶寬可設置，該系統根據用戶設置的參數自適應的進行濾波及下變頻。功率調理后的射頻信號經變頻通道的下變頻后，再通過中頻放大濾波器組得到一路中心頻率為800MHz的中頻信號，并由SMA-50K接口送入信號采集模塊。

本振單元為下變頻器提供本地振蕩信號，可輸出多路掃頻及點頻振蕩信號。

信號采集模塊的作用是將下變頻器輸出的模擬中頻信號轉換為數字信號，方便進行數據存儲和后續處理。信號采集的過程由控制模塊控制，采樣后的數據儲到信號存儲單元中。信號采集模塊的采樣率為2.5GSPS，數據采集位寬為12bit。

信號存儲單元采用可編程邏輯門陣列，由控制模塊控制，為方便用戶對數據的轉移和備份，信號存儲單元還提供通信接口，通信接口可采用USB3.0接口、LAN接口，方便與外圍設備通信。數據存儲的格式為標準的數據文件格式，文件名包含信號存儲的時間信息、信號長度信息等重要參數，方便日后直接選擇調用文件。

所述控制模塊通過控制系統和平臺軟件使用戶可方便地對信號存儲單元的數字信號進行讀取、處理等操作；同時，系統軟件還具備磁盤清理功能，對于存儲區中的數據文件，當數據快存滿時系統會給出清理磁盤的提醒信息，方便用戶進行磁盤整理，防止數據丟失。

信號回放系統是將數字信號轉換為模擬射頻信號的系統，信號存儲單元中存儲的數字信號通過數模轉換單元轉換為中頻模擬信號，再通過頻率擴展單元的上變頻和功率放大單元的功率放大恢復為寬帶射頻信號。

具體的說，結合圖4，所述信號回放分系統的工作原理是：通過控制模塊的系統控制平臺軟件選擇需要回放的文件，隨后信號回放系統將待回放的文件載入緩存區，在控制模塊的觸發信號激勵下，數據文件由信號存儲單元的可編程邏輯門陣列(FPGA)轉換為數字信號，并通過數據總線送入到數模轉換單元轉換為模擬基帶信號，再通過頻率擴展單元將模擬基帶信號調制到合適的射頻頻率，調制所需的本振激勵信號由本振單元提供；最后，射頻信號通過功率放大單元，對信號的功率進行放大并通過輸出端口輸出。

在信號回放的過程中選擇回放的數據文件時，可根據數據文件的存儲時間、信號類型和文件大小等信息完成文件選擇。在進行數模轉換時，設置的采樣率與采集數據時使用的采樣率一致。在進行模擬基帶信號上變頻時，第一步，將模擬基帶信號與點頻本振信號混頻為第一中頻，隨后與掃頻本振信號混頻為最后的射頻信號。

本實用新型可用于雷達設備、電子戰設備和各種通信設備的研發、測試和檢修等各個階段，通過對寬帶射頻信號的采集、存儲、處理和回放，可以利用一次外場測試得到的數據，檢驗雷達、電子戰等裝備系統的各種性能，大大減少外場測試的次數，節省大量的資金、時間和人力資源；同時，在測試過程中出現的設備問題，可通過信號波形回放，精確復現測試場景，用于準確定位設備問題；本實用新型還可以用于再現戰場情況下的電磁環境，作為部隊對演習進行分析總結的依據；可通過記錄和回放雷達在電子干擾條件下的回波，使雷達工作于電子戰條件下，就能夠對操作手進行最為真實的抗干擾訓練；可通過采集和回放目標特征波形，用于裝備故障的快速排出等。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。