專利名稱：海洋回波模擬與定標(biāo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種海洋回波模擬與定標(biāo)裝置，屬于雷達探測技術(shù)領(lǐng)域。
雷達的基本功能是測量目標(biāo)的距離和速度，為實現(xiàn)這一點，雷達中通常有較復(fù)雜的信號處理系統(tǒng)。當(dāng)一個雷達設(shè)計、制作完成后，在實驗室里如何對該雷達的基本功能進行檢測是一項十分重要的工作。因此產(chǎn)生一個模擬的雷達回波來對雷達系統(tǒng)進行定標(biāo)，不僅可以節(jié)約大量的人力、物力，而且可以大大縮短設(shè)計周期。
根據(jù)雷達探測原理，目標(biāo)的距離可用下式表示S=1/2C△t(1)式中C為光速，△t為延時時間。
從上式可知，只要知道探測信號的延時時間△t，就可以計算出目標(biāo)離探測點的距離。在產(chǎn)生模擬回波時，只需將探測信號延時一定的時間就可模擬出回波的距離信息。
根據(jù)多普勒原理，測量目標(biāo)的速度可用下式表示。V=(f2-f1)/2f1×C=△f/2f1×C (2)式中f1為探測信號頻率f2為回波信號頻率C為光速△f為多普勒頻移從上式可知只要測出頻移△f，即可計算出目標(biāo)的運動速度。要模擬目標(biāo)的速度信息，模擬回波譜中除了有探測頻率的基波成分外，還應(yīng)有多普勒譜的信息。
本實用新型的目的在于提供一種海洋回波模擬與定標(biāo)裝置，利用這種裝置可以產(chǎn)生上述兩種模擬回波，以便對高頻地波雷達進行定標(biāo)。
利用高頻地波雷達探測海洋狀態(tài)信息時，由于海流的速度在幾厘米到幾十厘米數(shù)量級，因此多譜勒譜頻移很小。比如說雷達用7.5MHz/s的頻率工作，探測30cm/s的海流，其多譜勒譜頻移也只有15mHz。因此要模擬這種回波不太容易，要求模擬信號有極高的頻率穩(wěn)定度。
本實用新型為了解決上述問題，采用了的技術(shù)方案如下根據(jù)Barrick導(dǎo)出的在深水中且無表面流的情況下的窄波束雷達一階海面回波的多普勒雷達截面方程而得出的Bragg頻率表達式fB=0.102f0]]>給出f0就可以求出fB。
若用fB去調(diào)制模擬回波就可使回波譜中具有fB這個譜分量。從而可實現(xiàn)對一階譜的標(biāo)定。比如用0.275Hz/s的信號去調(diào)制f0=7.286MHz的射頻就可以模擬f0=7.286MHz的布拉格頻譜。
為了解決寬頻帶范圍內(nèi)頻率漂移問題，6-9MHz和726.4ms信號為系統(tǒng)內(nèi)的相干信號，10.43-13.43MHz信號雖然不是相干信號，但它作為相鄰兩級變頻電路的本振信號，頻率漂移可以抵消。
具體說明如下一種海洋回波模擬與定標(biāo)裝置，包括屏蔽盒，分頻器，調(diào)制電路和延時電路，其特征在于在屏蔽盒兩側(cè)的面板上設(shè)有A、B、C、D、N五個插座，其中A、B、C、N為SMA插座，分別為6-9MHz信號輸入、726.4ms信號輸入；6-9MHz的模擬回波輸出，10.43-13.43MHz信號輸入；D為DB9插座，提供±12V、+5V電源；6-9MHz輸入的信號經(jīng)插座A輸入到第2個調(diào)制電路的輸入端(圖2中的A),726.4ms的信號經(jīng)插座B輸入到分頻電路(圖2中的B),10.43-13.43MHz信號經(jīng)插座N輸入到延時電路(圖3中的N)，在分頻電路中第1個除5電路的輸出連接到第1個調(diào)制電路的H端(圖2中的H)，緊接的除10和除5，除2電路的輸出連接到開關(guān)K的第3,4,5檔，作為調(diào)制信號，由開關(guān)K控制，第1個調(diào)制電路的輸出連接到第2個調(diào)制電路的M端，第2個調(diào)制電路的輸出連接到延時電路(圖3中的G)，信號經(jīng)延時電路延時384μS后連接到插座C輸出。圖1中的E為延時電路板，F(xiàn)為分頻調(diào)制電路板。
海洋回波模擬與定標(biāo)裝置，其特征在于所述的多檔開關(guān)K設(shè)有五檔，分別為空檔、+5V檔、除10的輸出檔、除5的輸出檔和除2的輸出檔，當(dāng)開關(guān)K放在空檔位置時，6-9MHz的射頻信號經(jīng)過延時384μs以后輸出模擬57.6km的距離信息，當(dāng)開關(guān)K放在+5v位置時，模擬工作頻率為7.286MHz的布拉格頻譜，當(dāng)開關(guān)K放在除10的輸出位置時，模擬速度為55cm/s的海流，當(dāng)開關(guān)K放在除5的輸出位置時，模擬速度為11cm/s的海流。當(dāng)開關(guān)K放在最后一檔時，模擬速度為5.5cm/s的海流由于超聲延時線的衰減較大，因此每延時128μs要加一級放大。兩級混頻采用熱載流子二極管平衡混頻，要求的輸入信號較大。因此10.43-13.43MHz的信號經(jīng)過一級寬帶放大后作為兩級混頻級的本振信號。本振頻率之所以取10.43-13.43MHz是因為超聲延時線的中心頻率是4.43MHz。
本實用新型所采用的6-9MHz信號和726.4ms的信號出自同一個時鐘源，因此是相干信號。10.43-13.43MHz雖不是來源于本系統(tǒng)，但由于采用了兩次混頻，因此它所帶來的誤差可以抵消。它的作用有2，①保證在6-9MHz范圍內(nèi)可對任何一個頻率信號進行模擬。②保證超聲延時線工作在4.43MHz這個最佳頻點上。
由于本實用新型利用超聲延時線對6-9MHz射頻信號延時384μs，模擬出回波的距離信息(相當(dāng)于從距離為57.6Km處反射的回波)。利用本系統(tǒng)產(chǎn)生的一個低頻信號去調(diào)制本系統(tǒng)的射頻信號，作為模擬回波。由于本系統(tǒng)信號是相干的，因此頻率漂移的誤差可以抵消。另外，由于采用了相干信號作為輸入信號，從而確保了模擬信號的穩(wěn)定與可靠。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，在屏蔽盒兩側(cè)的面板上設(shè)有A、B、C、D、N五個插座，其中A、B、C、N為SMA插座，分別為6-9MHz信號輸入、726.4ms信號輸入；6-9MHz的模擬回波輸出，10.43-13.43MHz信號輸入；D為DB9插座，提供±12V、+5V電源；E為延時電路板，F(xiàn)為分頻調(diào)制電路板。
圖2為分頻調(diào)制電路，有2個調(diào)制電路，第1個調(diào)制電路由三極管T3,T4組成，它的作用是形成調(diào)制信號，第2個調(diào)制電路由三極管T1,T2組成，它的作用是形成沒有延時的模擬回波，圖中6-9MHz輸入的信號經(jīng)插座A輸入，726.4ms的信號經(jīng)插座B輸入到分頻電路，在分頻電路中第1個除5電路的輸出連接到第1個調(diào)制電路的H端，作為載波信號，緊接的除10和除5，除2電路的輸出連接到開關(guān)K的第3,4,5檔，作為調(diào)制信號，由開關(guān)K控制，開關(guān)K設(shè)有五檔，分別為空檔、+5V檔、除10的輸出檔、除5的輸出檔和除2的輸出檔，當(dāng)開關(guān)K放在空檔位置時，圖中的T3,T4截止，T1,T2導(dǎo)通,6-9MHz的射頻信號經(jīng)過T2送延時電路，延時384μs以后輸出模擬57.6km的距離信息，當(dāng)開關(guān)K放在+5v位置時，模擬工作頻率為7.286MHz的布拉格頻譜，當(dāng)開關(guān)K放在除10的輸出位置時，模擬速度為55cm/s的海流，當(dāng)開關(guān)K放在除5的輸出位置時，模擬速度為11cm/s的海流。當(dāng)開關(guān)K放在最后一檔時，模擬速度為5.5cm/s的海流。
分頻電路由2塊74HC390組成。
圖3為延時電路，它包括四級場效應(yīng)管放大，兩級運算放大。圖中的HSA-3M為變頻器，U10負責(zé)將6-9MHz的射頻信號變換到4.43MHz,U12負責(zé)將4.43MHz的信號變換回到6-9MHz。兩級變頻器的本振信號為同一個10.43-13.43MHz的信號，它可以是普通的信號源輸出的信號。
SBP-10(圖中的U17,U18)為6-9MHz帶通濾波器，它將輸出變頻的組合產(chǎn)物降低40dB。
兩塊AD811(圖中的U19,U20)組成寬帶放大。
延時線采用的彩色電視機中使用的超聲延時線，每一節(jié)延時時間為64μs。
權(quán)利要求1．一種海洋回波模擬與定標(biāo)裝置，包括屏蔽盒，分頻器，調(diào)制電路和延時電路，其特征在于在屏蔽盒兩側(cè)的面板上設(shè)有A、B、C、D、N五個插座，其中A、B、C、N為SMA插座，分別為6-9MHz信號輸入、726.4ms信號輸入；6-9MHz的模擬回波輸出，10.43-13.43MHz信號輸入；D為DB9插座，提供±12V、+5V電源；6-9MHz輸入的信號經(jīng)插座A輸入到第2個調(diào)制電路的A輸入端，726.4ms的信號經(jīng)插座B輸入到分頻電路B輸入端，10.43-13.43MHz信號經(jīng)插座N輸入到延時電路的N輸入端，在分頻電路中第1個除5電路的輸出連接到第1個調(diào)制電路的H端，緊接的除10和除5，除2電路的輸出連接到開關(guān)K的第3,4,5檔，作為調(diào)制信號，由開關(guān)K控制；第1個調(diào)制電路的輸出連接到第2個調(diào)制電路的M端，第2個調(diào)制電路的輸出連接到延時電路的G輸入端，信號經(jīng)延時電路延時384μS后連接到插座C輸出。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋回波模擬與定標(biāo)裝置，其特征在于所述的多檔開關(guān)K設(shè)有五檔，分別為空檔、+5V檔、除10的輸出檔、除5的輸出檔和除2的輸出檔，當(dāng)開關(guān)K放在空檔位置時，6-9MHz的射頻信號經(jīng)過延時384μs以后輸出模擬57.6km的距離信息，當(dāng)開關(guān)K放在+5v位置時，模擬工作頻率為7.286MHz的布拉格頻譜，當(dāng)開關(guān)K放在除10的輸出位置時，模擬速度為55cm/s的海流，當(dāng)開關(guān)K放在除5的輸出位置時，模擬速度為11cm/s的海流。當(dāng)開關(guān)K放在最后一檔時，模擬速度為5.5cm/s的海流
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋回波模擬與定標(biāo)裝置，其特征在于10.43-13.43MHz的信號經(jīng)過一級寬帶放大后作為兩級混頻級的本振信號。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋回波模擬與定標(biāo)裝置，其特征在于6-9MHz信號和726.4ms的信號出自同一個時鐘源，為相干信號。
專利摘要本實用新型公開了一種海洋回波模擬與定標(biāo)裝置,包括屏蔽盒,分頻器,調(diào)制電路和延時電路,這種裝置可產(chǎn)生兩種模擬回波:①模擬探測目標(biāo)距離的回波信號,它通過對射頻信號延時一個固定時間來得到;②模擬探測目標(biāo)運動速度的回波信號,它根據(jù)多普勒原理使回波譜中包含有相應(yīng)的多普勒譜的成分。本實用新型采用相干信號,保證了模擬回波信號的穩(wěn)定與可靠。
文檔編號G01S7/40GK2441147SQ0023219
公開日2001年8月1日 申請日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月20日
發(fā)明者石振華, 楊子杰, 文必洋, 田建生 申請人:武漢大學(xué)