CN116520266A - 基于混频方式的雷达目标模拟器以及微波雷达传感测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于混频方式的雷达目标模拟器以及微波雷达传感测试系统，通过基于混频方式的雷达目标模拟器的电路实现在接收到雷达传感器的电磁波信号后，生成并返回包含探测目标信息的回波信号给雷达传感器，通过雷达对该回波信号的处理能力，来推演雷达在实际场景下的功能是否可以满足使用需求。把现有技术中难以量化、不够灵活且可重复性差的目标信号给定量、可调节且可重复，精确的设置雷达回波信号的目标特征信息，使微波雷达测试更经济、灵活，场景可重复性和可控制性更好。

Description

基于混频方式的雷达目标模拟器以及微波雷达传感测试系统

技术领域

本发明涉及雷达领域，特别是涉及一种基于混频方式的雷达目标模拟器以及微波雷达传感测试系统。

背景技术

随着雷达技术军用转民用的逐步深化，微波雷达作为一种传感器，应用于多种消费产品中。微波雷达传感器可以隐秘安装，且不受温度、气流、尘埃及烟雾等影响，具有寿命长、反应速度快、灵敏度更高、感应区域广等优点，逐渐代替了红外、声控等传感技术被广泛应用于多领域消费电子产品中，包括节能照明、安防、智能家电等等，在这些微波雷达产品的研发和生产过程中，微波雷达的性能检测是一个非常重要的环节。

对于目前的节能照明、安防、智能家电等产品，民用微波雷达传感器测试方案，通常使用角反天线、摇摆器、人走动或挥手等来作为测试雷达传感器的探测目标，这种方式的缺点在于：测试结果是感性的难以量化的，不够灵活且可重复性差。尤其是在生产测试中，在多个雷达传感器产品与目标进行探测测试时，这样的方案会放大不同雷达传感器感应结果的偏差，导致一致性的恶化，并不能真实测试出雷达产品的真实性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于混频方式的雷达目标模拟器以及微波雷达传感测试系统，用于解决现有技术中以上技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于混频方式的雷达目标模拟器，用于对探测目标进行模拟，所述目标模拟器包括：信号接收模块、低噪声放大器、第一衰减器、低通滤波模块、第一混频器、第二混频器、处理模块、第一本振发生器、第二本振发生器、高通滤波模块、第二衰减器、功率放大器以及信号发射模块；其中，所述信号接收模块、低噪声放大器、第一衰减器、第一混频器、低通滤波模块、第二混频器、高通滤波模块、第二衰减器、功率放大器依次串联连接；所述第一混频器连接所述第一本振发生器，所述第二混频器连接所述第二本振发生器；所述处理模块分别连接所述第一本振发生器以及第二本振发生器；由所述信号接收模块接收雷达传感器发送的电磁波信号，再依次通过所述低噪声放大器以及第一衰减器对所述电磁波信号进行信号放大以及电磁波幅度调节；通过所述第一混频器将经由所述处理模块基于对应设定的模拟目标参数设置预设参数的所述第一本振发生器输出的信号以及由所述第一衰减器输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块滤除由所述第一混频器输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器将经由所述处理模块基于对应设定的模拟目标参数设置预设参数的所述第二本振发生器输出的信号与由低通滤波模块输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器和功率放大器进行信号放大以及电磁波幅度调节，并由信号发射模块将符合模拟目标的模拟目标信号返回所述雷达传感器。

于本发明的一实施例中，所述雷达目标模拟器用于对多普勒雷达探测目标的目标速度以及目标幅度进行模拟，以供将符合多普勒雷达探测目标的模拟目标信号返回对应多普勒雷达传感器。

于本发明的一实施例中，对多普勒雷达探测目标的目标速度进行模拟的方式包括：通过所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与多普勒雷达探测目标的目标速度相关的第一模拟目标参数生成的数字信号改变所述第一本振发生器的预设参数输出对应频率的信号，再通过所述第一混频器将所述第一本振发生器输出的信号以及由所述第一衰减器输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块滤除由所述第一混频器输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器将所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与多普勒雷达探测目标的目标速度相关的第二模拟目标参数生成的数字信号改变所述第二本振发生器的预设参数输出的对应频率的信号与由低通滤波模块输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器和功率放大器进行信号放大以及电磁波幅度调节生成符合多普勒雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号；其中，通过设置第一模拟目标参数以及第二模拟目标参数通过改变第一本振发生器以及第二本振发生器输出信号的频率，以生成符合多普勒雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号。

于本发明的一实施例中，所述目标模拟器对多普勒雷达探测目标的目标幅度进行模拟的方式包括：通过设置低噪声放大器、第一衰减器、第二衰减器、功率放大器的参数中一种或多种方式调整信号幅度大小，生成符合所述目标幅度的输出功率的模拟目标信号。

于本发明的一实施例中，所述雷达目标模拟器还包括：在功率放大器以及信号发射模块之间连接的相位控制电路；所述雷达目标模拟器，用于对调频连续波雷达探测目标的探测目标距离、目标速度以及目标幅度进行模拟，以供将符合调频连续波雷达探测目标的模拟目标信号返回对应调频连续波雷达传感器。

于本发明的一实施例中，对调频连续波雷达探测目标的探测目标距离进行模拟的方式包括：通过所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与调频连续波雷达探测目标的探测目标距离相关的第三模拟目标参数生成的数字信号改变所述第一本振发生器的预设参数输出对应频率的信号，再通过所述第一混频器将所述第一本振发生器输出的信号以及由所述第一衰减器输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块滤除由所述第一混频器输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器将所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与调频连续波探测目标的探测目标距离相关的第四模拟目标参数生成的数字信号改变所述第二本振发生器的预设参数输出的对应频率的信号与由低通滤波模块输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器和功率放大器进行信号放大以及电磁波幅度调节，经过相位控制电路对输出信号相位进行调节，生成符合调频连续波雷达探测目标的探测目标距离的模拟目标信号；其中，通过设置第三模拟目标参数以及第四模拟目标参数改变第一本振发生器以及第二本振发生器输出信号的频率，以生成符合探测目标距离的中频差拍信号频率的模拟目标信号，以生成符合调频连续波雷达探测目标的探测目标距离的模拟目标信号。

于本发明的一实施例中，对调频连续波雷达探测目标的目标速度进行模拟的方式包括：通过所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与调频连续波雷达探测目标的探测目标速度相关的第五模拟目标参数生成的数字信号改变所述第一本振发生器的预设参数输出对应相位的信号，再通过所述第一混频器将所述第一本振发生器输出的信号以及由所述第一衰减器输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块滤除由所述第一混频器输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器将所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与调频连续波探测目标的目标速度相关的第六模拟目标参数生成的数字信号改变所述第二本振发生器的预设参数输出的对应相位的信号与由低通滤波模块输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器和功率放大器进行信号放大以及电磁波幅度调节，经过对应一相位参数的相位控制电路对输出信号相位进行调节，生成符合调频连续波雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号；其中，通过设置第五模拟目标参数、第六模拟目标参数改变第一本振发生器以及第二本振发生器输出信号的相位，再通过设置相位控制电路的相位参数，生成对应符合目标速度的中频差拍信号相位的模拟目标信号，以生成符合调频连续波雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号。

于本发明的一实施例中，所述处理模块用于基于与所述雷达目标模拟器连接的上位机控制端的控制指令设定所述模拟目标参数，并生成符合模拟目标特征的数字信号。

于本发明的一实施例中，对调频连续波雷达探测目标的目标幅度进行模拟的方式包括：通过设置低噪声放大器、第一衰减器、第二衰减器、功率放大器的参数中一种或多种方式调整信号幅度大小，生成符合所述目标幅度的输出功率的模拟目标信号。

于本发明的一实施例中，所述信号接收模块包括：内置圆极化接收天线、第一射频开关以及接收射频头；其中，所述内置圆极化接收天线，用于接收正交方向的电磁波信号；所述接收射频头，用于外接接收天线，以通过该接收天线接收电磁波信号；所述第一射频开关，连接所述内置圆极化接收天线以及所述接收射频头，用于控制由所述内置圆极化接收天线或所述接收射频头外接的接收天线对应接收电磁波信号，以供将电磁波信号输入至低噪声放大器。

于本发明的一实施例中，所述信号发射模块包括：内置圆极化发射天线、第二射频开关以及发射射频头；其中，所述内置圆极化发射天线，用于发射圆极化电磁波形式的模拟目标信号；所述发射射频头，用于外接发射天线，以通过该发射天线发射所述模拟目标信号；所述第二射频开关，连接所述内置圆极化发射天线以及所述发射射频头，用于控制由所述内置圆极化发射天线或所述发射射频头外接的发射天线发射模拟目标信号。

于本发明的一实施例中，所述处理模块用于基于与雷达目标模拟器连接的上位机控制端的控制指令设定所述模拟目标参数，并生成符合模拟目标特征的数字信号。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微波雷达传感测试系统，所述系统包括：雷达传感器，分别安装在固定工装的工装平面上；所述的雷达目标模拟器，在沿工装平面的法向方向上安装；其中，所述雷达目标模拟器基于接收的由雷达传感器发射的电磁波信号以及与探测目标相关的模拟目标参数对探测目标进行模拟，并将符合所述探测目标的各模拟目标信号返回给对应的雷达传感器。

如上所述，本发明是一种基于混频方式的雷达目标模拟器以及微波雷达传感测试系统，具有以下有益效果：通过基于混频方式的雷达目标模拟器的电路实现在接收到雷达传感器的电磁波信号后，生成并返回包含探测目标信息的回波信号给雷达传感器，通过雷达对该回波信号的处理能力，来推演雷达在实际场景下的功能是否可以满足使用需求。把现有技术中难以量化、不够灵活且可重复性差的目标信号给定量、可调节且可重复，精确的设置雷达回波信号的目标特征信息，使微波雷达测试更经济、灵活，场景可重复性和可控制性更好。

附图说明

图1显示为本发明一实施例中的基于混频方式的雷达目标模拟器的结构示意图。

图2显示为本发明一实施例中的调频连续波雷达发送频率与时间关系图。

图3显示为本发明一实施例中的基于混频方式的雷达目标模拟器的结构示意图。

图4显示为本发明一实施例中的调频连续波雷达发送信号和接收信号与时间关系示意图。

图5显示为本发明一实施例中的调频连续波雷达的中频信号与时间关系示意图。

图6显示为本发明一实施例中的调频连续波雷达目标模拟器的输入信号和输出信号与时间关系示意图。

图7显示为本发明一实施例中的基于混频方式的雷达目标模拟器的结构示意图。

图8显示为本发明一实施例中的基于混频方式的雷达目标模拟器的结构示意图。

图9显示为本发明一实施例中的微波雷达传感测试系统的应用测试环境示意图。

图10显示为本发明一实施例中的多普勒雷达传感器安装示意图。

图11显示为本发明一实施例中的圆极化天线在各主要方向角的轴比指标示意图。

图12显示为本发明一实施例中的微波雷达传感测试系统的应用测试环境示意图。

图13显示为本发明一实施例中的调频连续波雷达传感器安装示意图。

图14显示为本发明一实施例中的圆极化天线在各主要方向角的轴比指标示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、““下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在通篇说明书中，当说某部分与另一部分“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部分“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素，排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。

其中提到的第一、第二及第三等术语是为了说明多样的部分、成分、区域、层及/或段而使用的，但并非限定于此。这些术语只用于把某部分、成分、区域、层或段区别于其它部分、成分、区域、层或段。因此，以下叙述的第一部分、成分、区域、层或段在不超出本发明范围的范围内，可以言及到第二部分、成分、区域、层或段。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

本发明提供一种基于混频方式的雷达目标模拟器以及微波雷达传感测试系统，通过基于混频方式的雷达目标模拟器的电路实现在接收到雷达传感器的电磁波信号后，生成并返回包含探测目标信息的回波信号给雷达传感器，通过雷达对该回波信号的处理能力，来推演雷达在实际场景下的功能是否可以满足使用需求。把现有技术中难以量化、不够灵活且可重复性差的目标信号给定量、可调节且可重复，精确的设置雷达回波信号的目标特征信息，使微波雷达测试更经济、灵活，场景可重复性和可控制性更好。

下面以附图为参考，针对本发明的实施例进行详细说明，以便本发明所述技术领域的技术人员能够容易地实施。本发明可以以多种不同形态体现，并不限于此处说明的实施例。

本发明实施例中的一种基于混频方式的雷达目标模拟器包括：信号接收模块、低噪声放大器、第一衰减器、低通滤波模块、第一混频器、第二混频器、处理模块、第一本振发生器、第二本振发生器、高通滤波模块、第二衰减器、功率放大器以及信号发射模块；

其中，所述信号接收模块、低噪声放大器、第一衰减器、第一混频器、低通滤波模块、第二混频器、高通滤波模块、第二衰减器、功率放大器依次串联连接；所述第一混频器连接所述第一本振发生器，所述第二混频器连接所述第二本振发生器；所述处理模块分别连接所述第一本振发生器以及第二本振发生器；

由所述信号接收模块接收雷达传感器发送的电磁波信号，再依次通过所述低噪声放大器以及第一衰减器对所述电磁波信号进行信号放大以及电磁波幅度调节；通过所述第一混频器将经由所述处理模块基于对应设定的模拟目标参数设置预设参数的所述第一本振发生器输出的信号以及由所述第一衰减器输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块滤除由所述第一混频器输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器将经由所述处理模块基于对应设定的模拟目标参数设置预设参数的所述第二本振发生器输出的信号与由低通滤波模块输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器和功率放大器进行信号放大以及电磁波幅度调节，并由信号发射模块将符合模拟目标的模拟目标信号返回所述雷达传感器。

其中，处理模块可以为微处理器MCU，也可以使用FPGA等方案，本方案不需要使用非常高端的微处理器，降低软件开发难度和成本。

优选的，模拟器电路板PCB尺寸仅100*60mm，对使用环境空间要求低，实现了高集成、小型化设计。

为了更好的描述基于混频方式的雷达目标模拟器对探测目标模拟的具体方式，现结合以下具体实施例进行说明。

首先本发明的雷达目标模拟器可以应用于多普勒雷达的目标模拟，下面介绍本方案实现多普勒雷达探测目标的模拟方法。

多普勒雷达，又叫连续波雷达，即雷达本身发出的射频频率是固定的，是一种较为常见的雷达。多普勒雷达可以检测运动的目标以及目标移动的速度，目标移动时，雷达发出的射频信号通过目标表面返回雷达时，会产生多普勒效应，使雷达接收到的信号发生频移，雷达通过射频频率以及频移的大小可以计算出移动目标速度，通过返回的射频信号相比发出射频信号频率变大还是变小，可以知道移动目标是接近雷达还是远离雷达方向。

如图1展示本发明实施例中的一种基于混频方式的雷达目标模拟器的结构示意图。

所述基于混频方式的雷达目标模拟器，用于对多普勒雷达探测目标进行模拟。

所述基于混频方式的雷达目标模拟器包括：集成于模拟器电路板上的信号接收模块1、低噪声放大器2、第一衰减器3、第一混频器4、低通滤波模块5、第二混频器6、处理模块7、第一本振发生器8、第二本振发生器9、高通滤波模块10、第二衰减器11、功率放大器12以及信号发射模块14。

其中，所述信号接收模块1、低噪声放大器2、第一衰减器3、第一混频器4、低通滤波模块5、第二混频器6、高通滤波模块10、第二衰减器11、功率放大器12以及信号发射模块14依次串联连接；所述第一混频器4连接所述第一本振发生器8，所述第二混频器6连接所述第二本振发生器9；所述处理模块7分别连接所述第一本振发生器8以及第二本振发生器9；

由所述信号接收模块1接收雷达传感器发送的电磁波信号，再依次通过所述低噪声放大器2以及第一衰减器3对所述电磁波信号进行信号放大以及电磁波幅度调节；所述处理模块7基于对应设定的模拟目标参数设置所述第一本振发生器8的预设参数，所述第一本振发生器8基于该预设参数输出相应信号，通过所述第一混频器4将所述第一本振发生器8输出的信号以及由所述第一衰减器3输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块5滤除由所述第一混频器4输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分；所述处理模块7基于对应设定的模拟目标参数设置所述第二本振发生器9的预设参数，所述第二本振发生器9基于该预设参数输出相应信号，通过所述第二混频器6将所述第二本振发生器9输出的信号与由低通滤波模块5输出的信号进行变频混频，所述第二本振发生器9的频率和所述第一本振发生器8的频率根据预设的模拟目标参数有一定的频差，再通过所述高通滤波模块10滤除所述第二混频器6输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器11和进行信号放大以及电磁波幅度调节，并由信号发射模块14将符合模拟目标的模拟目标信号返回所述雷达传感器。

在一实施例中，所述雷达目标模拟器用于对多普勒雷达探测目标的目标速度以及目标幅度进行模拟，以供将符合多普勒雷达探测目标的模拟目标信号返回对应多普勒雷达传感器。

在一具体实施例中，对多普勒雷达探测目标的目标速度进行模拟的方式包括：

通过所述第一本振发生器8根据接收的来自所述处理模块7基于与多普勒雷达探测目标的目标速度相关的第一模拟目标参数生成的数字信号改变所述第一本振发生器8的预设参数输出对应频率的信号，再通过所述第一混频器4将所述第一本振发生器8输出的信号以及由所述第一衰减器3输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块5滤除由所述第一混频器4输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器6将所述第二本振发生器9根据接收的来自所述处理模块7基于与多普勒雷达探测目标的目标速度相关的第二模拟目标参数生成的数字信号改变所述第二本振发生器9的预设参数输出的对应频率的信号与由低通滤波模块5输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块10滤除所述第二混频器6输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器11和功率放大器12进行信号放大以及电磁波幅度调节生成符合多普勒雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号；

其中，通过设置第一模拟目标参数以及第二模拟目标参数通过改变第一本振发生器8以及第二本振发生器9输出信号的频率，以生成符合多普勒雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号，即可模拟探测目标不同速度对应的多普勒信号以及探测目标相对雷达的移动方向。

进一步的对多普勒雷达探测目标的目标速度模拟的原理为：

雷达发出的射频频率为f₀，波长λ₀＝c/f₀，c为电磁波在真空中的传播速度，目标和雷达之间的距离为R，则雷达发出信号到目标再由目标返回雷达的总的波长个数为2R/λ₀，即总的相位当目标移动时，移动目标速度为v_t，相位φ随着距离R变化，产生多普勒效应，对应的多普勒频率为f_d，角速度同时

则

本方案多普勒雷达目标模拟器接收到雷达发出的射频信号为正弦波RF_in。不考虑信号传输中的相位和增益幅度变化，不影响方案核心内容说明。RF_in可以简化定义为cos(ω_rt)，第一本振发生器8输出频率简化定义为cos(ω₁t)，第二本振发生器9输出频率简化定义为cos(ω₂t)。cos(ω_rt)经低噪声放大器2和第一衰减器3增益控制后，和cos(ω₁t)经过第一混频器4下变频混频信号为：

经过低通滤波模块5后衰减滤除高频信号部分，则中频信号为：

中频信号和cos(ω₂t)经过第二混频器6上变频混频信号为：

经过高通滤波模块10后衰减滤除低频信号部分，则输出信号为：

之后信号再经过第二衰减器11和功率放大器12增益控制后，则多普勒雷达目标模拟器输出信号RF_out频率为：

由此可见，多普勒雷达目标模拟器的输入的雷达信号RF_in频率为ω_r/2π，输出信号RF_out频率为(ω_r-ω₁+ω₂)/2π，多普勒雷达目标模拟器输出信号RF_out相比输入信号RF_in频率偏移量为(-ω₁+ω₂)/2π，即模拟目标移动对应的多普勒信号频率为(-ω₁+ω₂)/2π。

通过控制处理模块7设置第一本振发生器8和第二本振发生器9的预设参数，调整cos(ω₁t)和cos(ω₂t)的频率，即可模拟探测目标不同速度对应的多普勒信号以及探测目标相对雷达的移动方向，当(-ω₁+ω₂)/2π＞0时，模拟的场景为探测目标靠近雷达时的速度对应的多普勒频移频率，当(-ω₁+ω₂)/2π＜0时，模拟的场景为探测目标远离雷达时的速度对应的多普勒频移频率。

在一具体实施例中，RCS(雷达散射截面积)为一种假想面积，其定义为雷达探测目标在某一给定方向上，反向回波功率和入射注入功率密度之比，该参数以单位面积来描述。RCS值越大，表示反向散射回波能力越强，雷达接收到的回波功率也就越大。

对多普勒雷达探测目标的目标幅度进行模拟的方式包括：

通过设置低噪声放大器2、第一衰减器3、第二衰减器11、功率放大器12的参数中一种或多种方式调整信号幅度大小，生成符合所述目标幅度的输出功率的模拟目标信号。

其中，可通过利用调整低噪声放大器2、第一衰减器3、第二衰减器11、功率放大器12的参数等多方面结合来控制雷达目标模拟器的输出功率大小，从而实现模拟多普勒雷达探测目标的目标幅度(RCS)的目的，可以灵活满足各种不同输入功率和不同输出功率目标模拟的使用场景。

另外，本发明的雷达目标模拟器可以应用于调频连续波雷达的目标模拟，下面介绍本方案实现调频连续波雷达探测目标的模拟方法。

多普勒雷达发送的频率是固定的，而调频连续波雷达发送的频率是随时间线性变化的，如图2所示为调频连续波雷达发送频率随时间变化关系；其中B为调频带宽范围，T为调频周期，一个调频周期一般也叫做一个chirp，fc为发射信号起始频率。

如图3展示本发明实施例中的一种基于混频方式的雷达目标模拟器的结构示意图。

所述基于混频方式的雷达目标模拟器，用于对调频连续波雷达探测目标进行模拟。

所述基于混频方式的雷达目标模拟器包括：集成于模拟器电路板上的信号接收模块1、低噪声放大器2、第一衰减器3、第一混频器4、低通滤波模块5、第二混频器6、处理模块7、第一本振发生器8、第二本振发生器9、高通滤波模块10、第二衰减器11、功率放大器12、相位控制电路13以及信号发射模块14。

其中，所述信号接收模块1、低噪声放大器2、第一衰减器3、第一混频器4、低通滤波模块5、第二混频器6、高通滤波模块10、第二衰减器11、功率放大器12、相位控制电路13以及信号发射模块14依次串联连接；所述第一混频器4连接所述第一本振发生器8，所述第二混频器6连接所述第二本振发生器9；所述处理模块7分别连接所述第一本振发生器8以及第二本振发生器9；

由所述信号接收模块1接收雷达传感器发送的电磁波信号，再依次通过所述低噪声放大器2以及第一衰减器3对所述电磁波信号进行信号放大以及电磁波幅度调节；所述处理模块7基于对应设定的模拟目标参数设置所述第一本振发生器8的预设参数，所述第一本振发生器8基于该预设参数输出相应信号，通过所述第一混频器4将所述第一本振发生器8输出的信号以及由所述第一衰减器3输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块5滤除由所述第一混频器4输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分；所述处理模块7基于对应设定的模拟目标参数设置所述第二本振发生器9的预设参数，所述第二本振发生器9基于该预设参数输出相应信号，通过所述第二混频器6将所述第二本振发生器9输出的信号与由低通滤波模块5输出的信号进行变频混频，所述第二本振发生器9的频率和所述第一本振发生器8的频率根据预设的模拟目标参数有一定的频差，再通过所述高通滤波模块10滤除所述第二混频器6输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器11和功率放大器12进行信号放大以及电磁波幅度调节，之后经过相位控制电路13对输出信号相位进行调节，并由信号发射模块14将符合模拟目标的模拟目标信号返回所述雷达传感器。

在一实施例中，所述雷达目标模拟器用于对调频连续波雷达探测目标的探测目标距离、目标速度以及目标幅度进行模拟，以供将符合调频连续波雷达探测目标的模拟目标信号返回对应调频连续波雷达传感器。

在一具体实施例中，对调频连续波雷达探测目标的探测目标距离进行模拟的方式包括：

通过所述第一本振发生器8根据接收的来自所述处理模块7基于与调频连续波雷达探测目标的探测目标距离相关的第三模拟目标参数生成的数字信号改变所述第一本振发生器8的预设参数输出对应频率的信号，再通过所述第一混频器4将所述第一本振发生器8输出的信号以及由所述第一衰减器3输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块5滤除由所述第一混频器4输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器6将所述第一本振发生器8根据接收的来自所述处理模块7基于与调频连续波探测目标的探测目标距离相关的第四模拟目标参数生成的数字信号改变所述第二本振发生器9的预设参数输出的对应频率的信号与由低通滤波模块5输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块10滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器11和功率放大器12进行信号放大以及电磁波幅度调节，经过相位控制电路13对输出信号相位进行调节，生成符合调频连续波雷达探测目标的探测目标距离的模拟目标信号；

其中，通过设置第三模拟目标参数以及第四模拟目标参数改变第一本振发生器8以及第二本振发生器9输出信号的频率，以生成符合调频连续波雷达探测目标距离的中频差拍信号频率的模拟目标信号。

即本实施例通过改变第一本振发生器8以及第二本振发生器9的频率参数，第一本振发生器8以及第二本振发生器9输出获得符合探测目标距离的频率的信号，进而获得符合探测目标距离的中频差拍信号频率的模拟目标信号，以供所述调频连续波雷达传感器获得对应的探测目标距离。

进一步的，调频连续波雷达探测目标的探测目标距离进行模拟的原理为：

如图4所示，调频连续波雷达发出的信号，遇到探测目标后会反射回来并被雷达放大接收，从频率和时间关系图上看，发射信号和接收信号波形是完全一样的，只是相差了一个延时τ，这个延时τ为雷达发出电磁波到探测目标再被探测目标反射回雷达所经过的时间。

即

其中，R为调频连续波雷达和探测目标之间的距离，c为电磁波在真空中的传播速度。由此可见，知道延时τ就可以根据以上公式计算出探测目标距离R。

如图5所示，调频连续波雷达接收信号和发射信号接收混频后，得到fb和B-fb两个频率信号，一般B远大于fb，使用低通滤波器滤除B-fb信号，只剩下fb信号。再利用比例关系得到延时τ，即

其中，T为调频连续波雷达调频周期，B为调频连续波雷达调频带宽，fb为中频差拍信号频率。

结合公式(8)和公式(9)，可以算出调频连续波雷达和探测目标距离R和中频差拍信号频率fb的关系，即

其中，T为调频连续波雷达调频周期，c为电磁波真空中传播速度，B为调频连续波雷达调频带宽，fb为调频连续波雷达中频差拍信号频率。

调频连续波雷达发送的频率是随时间调制变化的，但在某一时间点的频率是固定的，这个时间点的雷达信号输入目标模拟器RF_in可以简化定义为为简化说明不考虑空中以及电路传输过程中的相移和延迟以及增益变化，不影响方案核心内容说明。第一本振发生器8输出频率简化定义为第二本振发生器9输出频率简化定义为 经低噪声放大器2和第一衰减器3增益控制后，和第一本振发生器8输出信号经过第一混频器4下变频混频信号为：

经过低通滤波模块5后衰减滤除高频信号部分，则中频信号为：

中频信号和第二本振发生器9输出信号经过第二混频器6上变频混频信号为：

经过高通滤波模块10后衰减滤除低频信号部分，则输出信号为：

之后信号再经过第二衰减器11和功率放大器12增益控制后，再经过相位控制电路13，相位控制电路13相移为则调频连续波雷达目标模拟器输出信号RF_out为：

如图6所示，调频连续波雷达目标模拟器在某一时间点输入的雷达信号RF_in频率为ω_r/2π，输出信号RF_out频率为(ω_r-ω₁+ω₂)/2π，调频连续波雷达目标模拟器输出信号RF_out相比输入信号RF_in频率偏移量为(-ω₁+ω₂)/2π。同理可得其他时间点，调频连续波雷达目标模拟器输入信号频率不同，但是输出信号相比输入信号频率偏移量都同样为(-ω₁+ω₂)/2π，即模拟调频连续波雷达中频差拍信号频率fb为(ω₁-ω₂)/2π。(其中一般ω₁>ω₂)。

控制微处理器设置第一本振发生器8和第二本振发生器9，调整cos(ω₁t)和cos(ω₂t)的频率，就可以模拟出不同差拍频率fb的目标模拟信号，即通过修改参数ω₁和ω₂就可以模拟调频连续波雷达探测目标在不同距离的回波信号，可以由公式(10)推算出对应的模拟距离信息。

在一实施例中，对调频连续波雷达探测目标的目标速度进行模拟的方式包括：

通过所述第一本振发生器8根据接收的来自所述处理模块7基于与调频连续波雷达探测目标的探测目标速度相关的第五模拟目标参数生成的数字信号改变所述第一本振发生器8的预设参数输出对应相位的信号，再通过所述第一混频器4将所述第一本振发生器8输出的信号以及由所述第一衰减器3输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块5滤除由所述第一混频器4输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器6将所述第一本振发生器8根据接收的来自所述处理模块7基于与调频连续波探测目标的目标速度相关的第六模拟目标参数生成的数字信号改变所述第二本振发生器9的预设参数输出的对应相位的信号与由低通滤波模块5输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块10滤除所述第二混频器6输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器11和功率放大器12进行信号放大以及电磁波幅度调节，经过相位控制电路13对输出信号相位进行调节，生成符合调频连续波雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号；

其中，通过设置第五模拟目标参数、第六模拟目标参数改变第一本振发生器8以及第二本振发生器9输出信号的相位，再通过设置相位控制电路13的相位参数，生成对应符合目标速度的中频差拍信号相位的模拟目标信号，以生成符合调频连续波雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号。

即本实施例通过改变第一本振发生器8以及第二本振发生器9以及相位控制电路13的相位参数，获得符合探测目标距离的中频差拍信号相位的模拟目标信号，以供所述调频连续波雷达传感器获得对应的目标速度。

进一步的，调频连续波雷达探测目标的目标速度进行模拟的原理为：

调频连续波雷达探测目标速度的原理。由于探测目标的运动产生的探测距离的变化，调频连续波雷达chirp之间检测到的差拍频率fb会呈一定频移的变化趋势，一般由于chirp间时间非常短，由运动产生的距离变化非常微小，fb频率上变化很小无法区分开来，但是fb的相位变化非常明显。

定义探测目标运动速度为v，chirp调制周期为T，则两个chirp之间探测目标运动的距离为Δd为：

Δd＝v·T； (16)

定义两个chirp之间差拍频率fb相位变化量为根据相位变化和波长关系得到

其中，λ＝c/fc，c为光速在真空中的传播速度，fc为调频连续波雷达发射起始频率。

由公式(16)和(17)，可以得到v和的关系为

由公式(18)，模拟不同的即可模拟探测目标不同的速度信息v。表示探测目标运动方向远离雷达方向，表示探测目标运动方向朝向雷达方向。

由公式(15)，信号对应的探测目标模拟信号为

回波模拟信号被调频连续波雷达放大接收后和本振信号混频后得到中频差拍频率fb，则

由中频低通滤波模块滤除高频分量，则

由公式(21)，调频连续波雷达收到模拟器产生的回波信号对应的中频差拍频率fb的相位为只和第一本振发生器8输出信号相位第二本振发生器9输出信号相位相位控制电路13相位相关，和调频连续波雷达信号的相位不相关。则通过控制 其中一个或几个值，使chirp间差拍频率fb的相位差满足公式(18)，即可模拟探测目标对应的速度信息v。

在一实施例中，对调频连续波雷达探测目标的目标幅度进行模拟的方式包括：通过设置低噪声放大器2、第一衰减器3、第二衰减器11、功率放大器12的参数中一种或多种方式调整信号幅度大小，生成符合所述目标幅度的输出功率的模拟目标信号。

其中，可通过利用调整低噪声放大器2、第一衰减器3、第二衰减器11、功率放大器12的参数等多方面结合来控制雷达目标模拟器的输出功率大小，从而实现模拟调频连续波雷达探测目标的目标幅度(RCS)的目的，可以灵活满足各种不同输入功率和不同输出功率目标模拟的使用场景。

在一实施例中，如图7以及8所示，所述信号接收模块1包括：内置圆极化接收天线101、第一射频开关102以及接收射频头103；本申请可以通过第一射频开关102选择内置圆极化接收天线101或接收射频头103加外置的接收天线接收雷达发射的电磁波信号；

其中，所述内置圆极化接收天线101，用于接收正交方向的电磁波信号；

所述接收射频头103，用于外接接收天线，以通过该接收天线接收电磁波信号；该接收天线根据需求进行设定。

所述第一射频开关102，连接所述内置圆极化接收天线101以及所述接收射频头103，用于控制由所述内置圆极化接收天线101或所述接收射频头103外接的接收天线对应接收电磁波信号，以供将该电磁波信号输入至低噪声放大器2。

在一实施例中，如图7以及8所示，所述信号发射模块14包括：内置圆极化发射天线141、第二射频开关142以及发射射频头143；本申请可以通过第二射频开关142选择内置圆极化发射天线141或发射射频头143加外置的发射天线发射模拟目标信号给雷达传感器；

其中，所述内置圆极化发射天线141，用于以圆极化电磁波形式发射模拟目标信号；

所述发射射频头143，用于外接发射天线，以通过该发射天线发射所述模拟目标信号；该发射天线根据需求进行设定。

所述射频开关142，连接所述内置圆极化发射天线141以及所述发射射频头143，用于控制由所述内置圆极化发射天线141或所述发射射频头143外接的发射天线发射模拟目标信号。

在一实施例中，为了防止因雷达产品天线极化方向不同导致模拟信号幅度差异大的问题，同时减小测量多个被测雷达产品时，因被测产品空间摆放位置的差别导致的极化偏转个体间信号差异大的问题。

采用内置圆极化接收天线以及内置圆极化发射天线进行信号接收以及信号发射。

所述内置圆极化接收天线以及内置圆极化发射天线分别嵌于所述模拟器电路板正面(天线面)，在所述模拟器电路板背面(馈电网络面)分别设置有与所述内置圆极化接收天线以及内置圆极化发射天线配套设置的馈电网络；所述内置圆极化接收天线以及内置圆极化发射天线分别设有第一馈电点以及第二馈电点，且所述第一馈电点以及第二馈电点以金属过孔的形式将天线与对应的所述馈电网络连接；其中，所述第一馈电点以及第二馈电点到对应天线的几何中心的距离相等且两馈电点到几何中心的连线彼此正交；

所述内置圆极化接收天线通过与对应的馈电网络结合，获取接收的由雷达传感器发送的电磁波信号；所述内置圆极化发射天线通过与对应的馈电网络结合，将生成的模拟目标信号以圆极化电磁波形式发送给所述雷达传感器。

每个馈电网络设有一功分器以及电阻；其中，所述功分器一端连接对应天线的第一馈电点以及第二馈电点，另一端连接设于所述模拟器电路板的所述低噪声放大器2或功率放大器12或者相位控制电路13；所述电阻将在第一馈电点以及第二馈电点分别至所述功分器的传输段上分别设置的第一特定位置以及第二特定位置桥接，电阻阻值为传输微带线阻抗值两倍。

若馈电网络是对应内置圆极化接收天线设置的，则一端连接内置圆极化接收天线的第一馈电点以及第二馈电点；另一端经过一个功分器，合路后连接低噪声放大器2。若馈电网络是对应内置圆极化发射天线设置的，则一端连接内置圆极化发射天线的第一馈电点以及第二馈电点；另一端经过一个功分器，合路后连接功率放大器12或者相位控制电路13；优选的，所述功分器为一个一分二等功率功分器。

优选的，馈电网络的每段传输线长度，均有特殊要求。为了合成准确的圆极化电磁波，所述第一特定位置A至第一馈电点1之间的传输段长度L_A1,以及所述第二特定位置B至第二馈电点2之间的传输段长度L_B2之间满足第一长度关系；且对应所述第一特定位置A至所述功分器D之间的传输段长度L_DA以及对应所述第二特定位置B至所述功分器D之间的传输段长度L_DB满足第二长度关系，以保证两个馈电点的相位差关系为准确的90°，且功率相等，合成准确的圆极化电磁波。对应所述第一特定位置A经过电阻R至第二特定位置B的传输段长度L_ARB以及对应所述第一特定位置A经过所述功分器D再至第二特定位置B的传输段长度L_ADB满足第三长度关系。

其中，所述第一长度关系包括：

并且其中，λ为雷达工作频率下电磁波在空气中的波长，ε为电路板介电常数，N为自然数。

并且，第二长度关系为对应所述第一特定位置A至所述功分器D之间的传输段长度L_DA以及对应所述第二特定位置B至所述功分器D之间的传输段长度L_DB相等。

此时，两个馈电点的相位差为90°，功率相等，且分别激励的电磁波为彼此正交的一对线极化波，合成后的波形，即为圆极化波。

所述第三长度关系包括：

并且其中，L_ARB为所述第一特定位置A经过电阻R至第二特定位置B的传输段长度，L_ADB为所述第一特定位置A经过所述功分器D再至第二特定位置B的传输段长度，λ为雷达工作频率下电磁波在空气中的波长，ε为电路板介电常数，N为自然数。

在一实施例中的馈电电路可以另外采用电桥、巴伦加移相器等方案；内置圆极化接收与发射天线的实现，可以另外采用天线切角、开槽等其他方案。

在一实施例中，所述基于混频方式的雷达目标模拟器连接有上位机控制端；更进一步，如图1以及3所示，所述处理模块7连接上位机控制端15，用于基于上位机控制端15的控制指令设定所述模拟目标参数，并生成符合模拟目标特征的数字信号。

优选的，所述基于混频方式的雷达目标模拟器通过USB接口与上位机控制端15连接，上位机控制端15通过连接的USB接口识别所述基于混频方式的雷达目标模拟器的串口，可通过该串口修改处理模块7内部参数来调整模拟目标特征，参数修改实时生效并根据需要可以掉电保存，下次使用如果不需要修改模拟目标参数，则可以不使用上位机来修改目标参数。本方案实现过程中考虑到低功耗设计，可使用上位机控制端USB供电，无需额外增加直流电源成本。

本发明实施例中提供一种微波雷达传感测试系统。

所述系统包括：雷达传感器，分别安装在固定工装的工装平面上；

雷达目标模拟器，在沿工装平面的法向方向上安装；

其中，所述雷达目标模拟器基于接收的由雷达传感器发射的电磁波信号以及与探测目标相关的模拟目标参数对探测目标进行模拟，并将符合所述探测目标的各模拟目标信号返回给对应的雷达传感器。

为了更好的描述微波雷达传感测试系统，现结合一下具体实施例进行说明。

对于针对多普勒雷达的微波雷达传感测试系统，如图9展示本发明实施例中的一种针对多普勒雷达的微波雷达传感测试系统的应用测试环境示意图。

基于混频方式的雷达目标模拟器可以应用于单个雷达传感器产品的目标模拟，比如研发过程中的雷达传感器产品处理信号能力测试分析等；也可同时应用于复数多个雷达传感器产品的目标模拟，比如复数多个雷达传感器产品的生产测试；

系统处于由吸波材料搭建的外环境中，包括：

被安装在固定工装01的工装平面上的一或多个多普勒雷达传感器91；

在沿工装平面的法向方向上安装的基于混频方式的雷达目标模拟器92，作为测试系统的目标模拟器；需要说明的是，所述基于混频方式的雷达目标模拟器92可以实现如图1以及7的基于混频方式的雷达目标模拟器所有功能，对此不作赘述。另外所述基于混频方式的雷达目标模拟器92还通过USB接口利用USB供电串口通信线与上位机控制端连接。

需要说明的是，多普勒雷达传感器91测试的工装设计，大多数情况下均采用沿平面铺开的方式，目标模拟器安置在平面的法向方向的方式，这样探测目标模拟结果的差异较小。但多普勒雷达传感器91铺开的形式不局限于等距铺开，理论上多普勒雷达传感器91彼此隔开一定距离即可，对朝向、排布的规律性没有要求。

其中，所述基于混频方式的雷达目标模拟器92依次基于接收的由各多普勒雷达传感器91发射的电磁波以及与模拟目标相关的模拟目标参数对模拟目标的目标速度以及目标幅度进行模拟，并将符合所述模拟目标的目标速度以及目标幅度的各模拟目标信号返回给对应的多普勒雷达传感器91。

多普勒雷达传感器因为安装位置相对目标模拟器有不可忽略的错位，信号收发不再严格按法向传输，因此存在极化偏转；本方案采用基于混频方式的雷达目标模拟器92对于任意偏转的多普勒雷达传感器，圆极化均可以用降一半功率的方式进行信号收发，实现基于混频方式的雷达目标模拟器92对应多个多普勒雷达传感器，均能收发幅度大小一致的信号。

在一实施例中，如图9所示，所述基于混频方式的雷达目标模拟器91安装在沿工装平面的法向方向上，距离工装平面的距离为d。则d满足固定距离关系；

其中，所述固定距离关系包括：

并且其中，D为多普勒雷达传感器固定工装的对角线长度，λ为雷达工作频率下电磁波对应的空气中波长。

在一具体实施例中，采用9个多普勒雷达传感器以及基于混频方式的雷达目标模拟器进行测试，9个多普勒雷达传感器被安装在固定工装上，如图10所示，呈九宫格平面铺开；目标模拟器采用基于混频方式的雷达目标模拟器，则安装在沿工装平面的法向方向上，距离工装的距离为d，d取值满足对应公式(24)；

由圆极化天线原理可知，圆极化信号可以等效分解为任意两个正交极化，幅度相等，相位相差90°的信号，因此，不管被测微波雷达传感器天线极化方向如何摆放，所述雷达目标模拟器使用的圆极化天线总可以分解为一路极化和微波雷达传感器天线极化方向一致的信号，以及另一路和微波雷达传感器天线极化方向正交的信号。所以，不管微波雷达传感器天线极化方向如何，使用本方案的雷达目标模拟器，总能和被测微波雷达传感器之间收发幅度相等的微波信号，不会因为微波雷达传感器天线极化方向和圆极化天线测试设备天线极化方向不一致而干扰测试结果。

并且，在通用的圆极化设计中，将圆极化拆解成两个正交线极化后，两个线极化幅值大小的比例称为轴比。一般轴比≤3dB时，认为符合圆极化设计要求。而图11为本方案的目标模拟器在各主要方向角的轴比指标，可以看出，本方案的轴比指标基本保持在1dB以下，圆极化严格程度高于通用标准。

对于针对调频连续波雷达的微波雷达传感测试系统，如图12展示本发明实施例中的一种针对调频连续波雷达的微波雷达传感测试系统的应用测试环境示意图。

调频连续波雷达目标模拟器应用于单个雷达传感器产品的目标模拟，比如研发过程中的雷达传感器产品处理信号能力测试分析等；

系统处于由吸波材料搭建的外环境中，包括：

被安装在固定工装01的工装平面上的调频连续波雷达传感器121；

在沿工装平面的法向方向上安装的采用基于混频方式的雷达目标模拟器的调频连续波雷达目标模拟器122，作为测试系统的目标模拟器，即调频连续波雷达目标模拟器；需要说明的是，所述目标模拟器122可以实现以上实施例图2以及图8的基于混频方式的雷达目标模拟器所有功能，对此不作赘述。另外所述雷达目标模拟器122还通过USB接口利用USB供电串口通信线与上位机控制端连接。

需要说明的是，如图13所示，调频连续波雷达传感器121测试的工装设计，大多数情况下均采用沿平面放置的方式，目标模拟器安置在平面的法向方向的方式，这样探测目标模拟结果的差异较小。

其中，所述雷达目标模拟器122基于接收的由调频连续波雷达传感器121发射的电磁波以及与探测目标相关的模拟目标参数对探测目标的探测目标距离、目标速度以及目标幅度进行模拟，并将符合所述探测目标的探测目标距离、目标速度以及目标幅度的模拟目标信号返回给对应的雷达传感器，以供所述雷达传感器基于接收的模拟目标信号获得所述探测目标的探测目标距离、目标速度以及目标幅度。

在一实施例中，如图12所示，所述雷达目标模拟器122安装在沿工装平面的法向方向上，距离工装平面的距离为d。则d满足固定距离关系；

其中，所述固定距离关系包括：

并且其中，D为调频连续波雷达传感器固定工装的对角线长度，λ为雷达工作频率下电磁波对应的空气中波长。

并且，在通用的圆极化设计中，将圆极化拆解成两个正交线极化后，两个线极化幅值大小的比例称为轴比。一般轴比≤3dB时，认为符合圆极化设计要求。而图14为本方案的目标模拟器在各主要方向角的轴比指标，可以看出，本方案的轴比指标基本保持在1dB以下，圆极化严格程度高于通用标准。

由此，本发明与现有技术相比，具有以下优势：

1、基于本发明技术方案，使得微波雷达测试方案更经济、灵活，场景可重复性和可控制性更好，从之前随机目标场景的定性测量转变为目标信息固定的定量测量，在雷达的研发、问题分析以及生产过程中发挥着重要的作用。

2、基于本发明技术方案包含内置圆极化天线的设计，使用过程中降低了对雷达产品天线极化方向的苛刻要求，降低了因雷达产品天线极化方向放置不合适，导致模拟目标性能差异大的问题。并且在批量雷达产品测试场景中，也降低了由于批量雷达产品位置差异的原因导致模拟目标性能差异大的问题，提高批量测试的结果一致性。

3、基于本发明技术方案，采用高集成、小型化设计，方便携带安装，狭小环境中使用无障碍，对应的屏蔽环境相对尺寸可以相对做小，节省屏蔽环境空间和成本。

4、基于本发明技术方案，考虑到低功耗设计，上位机USB接口即可满足供电需求，不需要额外占用直流电源，即方便使用又节省采购直流电源的成本。

综上所述，本发明的基于混频方式的雷达目标模拟器以及微波雷达传感测试系统，通过基于混频方式的雷达目标模拟器的电路实现在接收到雷达传感器的电磁波信号后，生成并返回包含探测目标信息的回波信号给雷达传感器，通过雷达对该回波信号的处理能力，来推演雷达在实际场景下的功能是否可以满足使用需求。把现有技术中难以量化、不够灵活且可重复性差的目标信号给定量、可调节且可重复，精确的设置雷达回波信号的目标特征信息，使微波雷达测试更经济、灵活，场景可重复性和可控制性更好。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，用于对探测目标进行模拟，所述目标模拟器包括：

信号接收模块、低噪声放大器、第一衰减器、低通滤波模块、第一混频器、第二混频器、处理模块、第一本振发生器、第二本振发生器、高通滤波模块、第二衰减器、功率放大器以及信号发射模块；

其中，所述信号接收模块、低噪声放大器、第一衰减器、第一混频器、低通滤波模块、第二混频器、高通滤波模块、第二衰减器、功率放大器依次串联连接；所述第一混频器连接所述第一本振发生器，所述第二混频器连接所述第二本振发生器；所述处理模块分别连接所述第一本振发生器以及第二本振发生器；

由所述信号接收模块接收雷达传感器发送的电磁波信号，再依次通过所述低噪声放大器以及第一衰减器对所述电磁波信号进行信号放大以及电磁波幅度调节；通过所述第一混频器将经由所述处理模块基于对应设定的模拟目标参数设置预设参数的所述第一本振发生器输出的信号以及由所述第一衰减器输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块滤除由所述第一混频器输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器将经由所述处理模块基于对应设定的模拟目标参数设置预设参数的所述第二本振发生器输出的信号与由低通滤波模块输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器和功率放大器进行信号放大以及电磁波幅度调节，并由信号发射模块将符合模拟目标的模拟目标信号返回所述雷达传感器。

2.根据权利要求1中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，所述雷达目标模拟器用于对多普勒雷达探测目标的目标速度以及目标幅度进行模拟，以供将符合多普勒雷达探测目标的模拟目标信号返回对应多普勒雷达传感器。

3.根据权利要求2中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，对多普勒雷达探测目标的目标速度进行模拟的方式包括：

通过所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与多普勒雷达探测目标的目标速度相关的第一模拟目标参数生成的数字信号改变所述第一本振发生器的预设参数输出对应频率的信号，再通过所述第一混频器将所述第一本振发生器输出的信号以及由所述第一衰减器输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块滤除由所述第一混频器输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器将所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与多普勒雷达探测目标的目标速度相关的第二模拟目标参数生成的数字信号改变所述第二本振发生器的预设参数输出的对应频率的信号与由低通滤波模块输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器和功率放大器进行信号放大以及电磁波幅度调节生成符合多普勒雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号；

其中，通过设置第一模拟目标参数以及第二模拟目标参数通过改变第一本振发生器以及第二本振发生器输出信号的频率，以生成符合多普勒雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号。

4.根据权利要求2中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，所述目标模拟器对多普勒雷达探测目标的目标幅度进行模拟的方式包括：

通过设置低噪声放大器、第一衰减器、第二衰减器、功率放大器的参数中一种或多种方式调整信号幅度大小，生成符合所述目标幅度的输出功率的模拟目标信号。

5.根据权利要求1中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，所述雷达目标模拟器还包括：在功率放大器以及信号发射模块之间连接的相位控制电路；所述雷达目标模拟器，用于对调频连续波雷达探测目标的探测目标距离、目标速度以及目标幅度进行模拟，以供将符合调频连续波雷达探测目标的模拟目标信号返回对应调频连续波雷达传感器。

6.根据权利要求5中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，对调频连续波雷达探测目标的探测目标距离进行模拟的方式包括：

通过所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与调频连续波雷达探测目标的探测目标距离相关的第三模拟目标参数生成的数字信号改变所述第一本振发生器的预设参数输出对应频率的信号，再通过所述第一混频器将所述第一本振发生器输出的信号以及由所述第一衰减器输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块滤除由所述第一混频器输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器将所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与调频连续波探测目标的探测目标距离相关的第四模拟目标参数生成的数字信号改变所述第二本振发生器的预设参数输出的对应频率的信号与由低通滤波模块输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器和功率放大器进行信号放大以及电磁波幅度调节，经过相位控制电路对输出信号相位进行调节，生成符合调频连续波雷达探测目标的探测目标距离的模拟目标信号；

其中，通过设置第三模拟目标参数以及第四模拟目标参数改变第一本振发生器以及第二本振发生器输出信号的频率，以生成符合探测目标距离的中频差拍信号频率的模拟目标信号，以生成符合调频连续波雷达探测目标的探测目标距离的模拟目标信号。

7.根据权利要求5中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，对调频连续波雷达探测目标的目标速度进行模拟的方式包括：

通过所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与调频连续波雷达探测目标的探测目标速度相关的第五模拟目标参数生成的数字信号改变所述第一本振发生器的预设参数输出对应相位的信号，再通过所述第一混频器将所述第一本振发生器输出的信号以及由所述第一衰减器输出的信号变频到中频信号，并经过低通滤波模块滤除由所述第一混频器输出的信号的高频信号部分并保留低频信号部分，再通过所述第二混频器将所述第一本振发生器根据接收的来自所述处理模块基于与调频连续波探测目标的目标速度相关的第六模拟目标参数生成的数字信号改变所述第二本振发生器的预设参数输出的对应相位的信号与由低通滤波模块输出的信号进行变频混频，再通过所述高通滤波模块滤除所述第二混频器输出的信号的低频信号部分并保留高频信号部分，再依次经过第二衰减器和功率放大器进行信号放大以及电磁波幅度调节，经过对应一相位参数的相位控制电路对输出信号相位进行调节，生成符合调频连续波雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号；

其中，通过设置第五模拟目标参数、第六模拟目标参数改变第一本振发生器以及第二本振发生器输出信号的相位，再通过设置相位控制电路的相位参数，生成对应符合目标速度的中频差拍信号相位的模拟目标信号，以生成符合调频连续波雷达探测目标的目标速度的模拟目标信号。

8.根据权利要求5中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，对调频连续波雷达探测目标的目标幅度进行模拟的方式包括：

通过设置低噪声放大器、第一衰减器、第二衰减器、功率放大器的参数中一种或多种方式调整信号幅度大小，生成符合所述目标幅度的输出功率的模拟目标信号。

9.根据权利要求1中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，所述信号接收模块包括：内置圆极化接收天线、第一射频开关以及接收射频头；

其中，所述内置圆极化接收天线，用于接收正交方向的电磁波信号；

所述接收射频头，用于外接接收天线，以通过该接收天线接收电磁波信号；

所述第一射频开关，连接所述内置圆极化接收天线以及所述接收射频头，用于控制由所述内置圆极化接收天线或所述接收射频头外接的接收天线对应接收电磁波信号，以供将电磁波信号输入至低噪声放大器。

10.根据权利要求1中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，所述信号发射模块包括：内置圆极化发射天线、第二射频开关以及发射射频头；

其中，所述内置圆极化发射天线，用于发射圆极化电磁波形式的模拟目标信号；

所述发射射频头，用于外接发射天线，以通过该发射天线发射所述模拟目标信号；

所述第二射频开关，连接所述内置圆极化发射天线以及所述发射射频头，用于控制由所述内置圆极化发射天线或所述发射射频头外接的发射天线发射模拟目标信号。

11.根据权利要求1中所述的基于混频方式的雷达目标模拟器，其特征在于，所述处理模块用于基于与雷达目标模拟器连接的上位机控制端的控制指令设定所述模拟目标参数，并生成符合模拟目标特征的数字信号。

12.一种微波雷达传感测试系统，其特征在于，所述系统包括：

雷达传感器，分别安装在固定工装的工装平面上；

如权利要求1至11任一项所述的雷达目标模拟器，在沿工装平面的法向方向上安装；

其中，所述雷达目标模拟器基于接收的由雷达传感器发射的电磁波信号以及与探测目标相关的模拟目标参数对探测目标进行模拟，并将符合所述探测目标的各模拟目标信号返回给对应的雷达传感器。