本发明属于雷达测试，具体涉及一种实时动态电磁回波目标模拟方法和系统。
背景技术：
1、在雷达的研发过程中，需要多次试验以检验雷达对回波信号的分析处理性能，目前雷达测试主要有现场测试和仿真测试。现场测试条件苛刻，成本极高。仿真测试则是构建“真实”雷达模拟环境，包括许多不同类型的目标和场景，产生的雷达目标可以测试包括射频指标在内的雷达功能、指标，而无需昂贵的现场测试费用。仿真测试的核心组成部分即雷达目标模拟器，通过引入时间延迟、多普勒频移和衰减，产生不同距离、速度和rcs的目标以及各种干扰，并结合场景生成，仿真复杂而真实的实际场景，因此引入雷达目标模拟是验证雷达性能的重要且低成本的方法。
2、2023年12月22日公开的公开号为cn117269907a的中国发明专利申请中提出了基于drfm的高精度连续波雷达目标模拟方法及设备，可以标定目标模拟设备的通道时延；将目标模拟设备与待测雷达主瓣对准，测量目标模拟设备与待测雷达之间的初始距离；控制目标模拟设备和待测雷达进入工作状态，目标模拟设备接收雷达信号，并测量待测雷达的调频斜率；基于目标模拟设备的通道时延和待测雷达的调频斜率计算目标模拟信号的实际移频量；基于目标模拟信号的实际移频量对接收到的雷达信号进行移频和功率调制，生成中频数字模拟信号；但是，该设备需要对雷达信号进行数字化，之后差分计算相位数据，拟合多通道的测频数据，计算得出雷达信号的调频斜率，这导致电路结构复杂，成本高昂。中频信号处理宽带信号速度较慢，瞬时带宽只能做到2g，数模转换过程所需的时间难以精准控制，数字电路生成数字中频信号，需要等待足够的数据量打包成一个再发送到dac，等待的延迟会使信号跨多个周期，延迟达到百纳秒级，由于不在同一周期内，截获信号与转发信号之间的相干性极差。同时模拟与数字信号的互相转换产生了更多的噪声。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有电磁回波目标模拟不能实时动态进行模拟的问题，提出了一种实时动态电磁回波目标模拟方法和系统，同时带宽可达6g，优于现有基于数字射频存储器技术方案中的2g带宽。
2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种实时动态电磁回波目标模拟方法，包括如下步骤：
4、s1、接收雷达信号并混频转换为中频信号；
5、s2、将中频信号输入中频信号时延模块，控制计算机向fpga控制板发出连续指令，fpga控制板对中频信号时延模块的延迟线通道进行连续切换控制得到完成时延模拟的中频信号；
6、s3、完成时延模拟的中频信号经混频转换为雷达回波信号；
7、s4、控制计算机控制目标特征模拟信号发生器合成目标特征模拟信号；
8、s5、将目标特征模拟信号与雷达回波信号调制发射至探测雷达，完成实时动态电磁回波目标模拟。
9、进一步地，s1具体为：接收天线接收自由空间电磁波雷达信号并转换为高频电流雷达信号，高频电流雷达信号经低噪声放大器放大后得到雷达信号；本振信号经功率分配器输出第一本振信号，雷达信号与第一本振信号输入下变频进行混频得到中频信号。
10、进一步地，中频信号时延模块模拟目标的距离范围为：
11、l＝δl·n
12、其中，l为模拟目标的距离范围，δl表示延迟线通道的最小长度，n为fpga控制板切换延迟线通道的状态数量。
13、进一步地，s3具体为：本振信号经功率分配器输出第二本振信号，将完成时延模拟的中频信号与第二本振信号输入上变频进行混频转换为雷达回波信号，雷达回波信号与雷达信号同频率。
14、进一步地，fpga控制板通过dio对中频信号时延模块延迟线通道进行连续切换控制，fpga控制板同时进行dio的数字输入和数字输出，dio的工作模式包括输出模式和输入模式，dio接线端子采集或者输出连续的数字信号对中频信号时延模块进行控制并实时返回状态数据；fpga控制板的控制频率范围为0～106hz；
15、在输出模式下，控制计算机发出输出数据命令，经usb控制器传至fpga控制，dio接收fpga控制的数据并传至dio接线端子进行输出；
16、在输入模式下，dio实时读取dio接线端子的数据并返回至fpga控制，经usb控制器传回控制计算机。
17、进一步地，s5具体为：目标特征模拟信号在信号调制器中调制到完成时延的雷达回波信号得到完成目标模拟的雷达回波信号；完成目标模拟的雷达回波信号经功率放大器放大后输入发射天线传回至探测雷达的接收天线。
18、进一步地，目标特征模拟信号发生器利用已存目标的雷达回波实测数据设置不同参数生成若干个时域目标特征模拟信号，各个时域目标特征模拟信号为携带目标特征的不同幅度和频率的信号，将若干个时域目标特征模拟信号进行数字叠加，若干个时域目标特征模拟信号合成一个信号，目标特征包括雷达散射面积的大小、形状、速度；
19、接收天线接收到的回波信号幅度如下式所示：
20、
21、其中，ar为回波信号幅值，at为发射信号幅值，g表示天线增益，σ表示目标的雷达截面积，r表示电磁波传播的距离，λ表示波长，l表示雷达损耗；
22、雷达通过对运动目标回波的多普勒频率进行检测得出运动目标的径向速度，运动目标回波的多普勒频率如下式所示：
23、
24、其中，f0为雷达发射信号的载频，vr为运动目标相对于雷达的径向速度，fd运动目标回波的多普勒频率。
25、一种实时动态电磁回波目标模拟系统，包括接收天线、中频信号时延模块、fpga控制板、目标特征模拟信号发生器和控制计算机；
26、接收天线的输出端连接低噪声放大器的输入端，低噪声放大器的输出端连接下变频的第一输入端口，下变频的输出端与中频信号延时模块的第一输入端连接，中频信号延时模块的输出端连接上变频的第一输入端口，上变频的输出端连接信号调制器的第一输入端；信号调制器的输出端连接功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接发射天线；
27、控制计算机的第一输出端与fpga控制板的输入端连接，控制计算机的第二输出端与目标特征模拟信号发生器的输入端连接；
28、fpga控制板的输出端与中频信号延时模块的第二输入端连接，目标特征模拟信号发生器的输出端与信号调制器的第二输入端连接；
29、接收天线接收自由空间电磁波雷达信号并转换为高频电流雷达信号；
30、中频信号时延模块对输入的中频信号进行目标距离变化的模拟；
31、目标特征模拟信号发生器将若干个时域目标特征模拟信号数字叠加合成为一个目标特征模拟信号；
32、信号调制器将目标特征模拟信号发生器合成的目标特征模拟信号调制到雷达信号上；
33、发射天线将完成目标模拟后的雷达回波信号发射至探测雷达；
34、控制计算机直接控制目标特征模拟信号发生器，并通过fpga控制板控制中频信号时延模块；
35、fpga控制板对中频信号时延模块的延迟线通道的连续切换控制设置切换频率进行目标距离的变化；
36、低噪声放大器对接收天线接收的高频电流雷达信号降低信噪比并放大功率；
37、下变频对低噪声放大器放大后的雷达信号进行下变频变换为中频信号；
38、上变频对经过中频信号时延模块完成时延模拟的中频信号进行上变频变换为与雷达信号同频率的雷达回波信号；
39、功率放大器对完成目标模拟的雷达回波信号进行功率放大。
40、进一步地，还包括功率分配器，功率分配器的输入端连接本振信号，上变频与下变频均为三端口的混频器；功率分配器的第一输出端口与下变频的第二输入端口连接，功率分配器的第二输出端口与上变频的第二输入端口连接；
41、功率分配器将一路本振信号分成两路输出。
42、进一步地，还包括电源模块，电源模块与目标特征模拟信号发生器和控制计算机连接，电源模块经过ac-dc变压模块与低噪声放大器和功率放大器连接；
43、供电模块输出220v交流电对目标特征模拟信号发生器和控制计算机供电，ac-dc变压模块输出+7v直流电对低噪声放大器和功率放大器供电。
44、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
45、本发明提出的一种实时动态电磁回波目标模拟方法，在fpga控制板的控制下，利用中频信号时延模块使雷达信号时延连续变化，实现目标距离变化的模拟，电路结构简单，成本低廉。
46、进一步地，能够在近场接收雷达信号，处理发射雷达回波信号，试验场地小。
47、进一步地，对雷达信号实时处理，无模数转换过程，不会因数模转换带来误差以及额外的噪声。
48、进一步地，利用信号调制器可将各种目标模拟时域信号变换到雷达信号，实现目标特征模拟，包括目标的雷达散射面积形状、大小、运动速度等。
49、进一步地，在fpga控制板的控制下，利用中频信号时延模块使中频信号时延连续变化，实现目标距离变化的模拟，电路结构简单，成本低廉，采用模拟器件，中频带宽可拓展至6g。
50、进一步地，中频信号时延模块是射频模拟器件，fpga控制板不参与信号处理，无数字信号处理过程，不会因数模转换带来误差吗，带来其他噪声。中频信号时延模块模拟了目标的距离，在近场条件下即可完成雷达仿真测试，大大降低了试验场地的要求。中频信号时延模块无数字存储转发过程，在不需要模拟距离，同时在宽带雷达信号的情况下，实时处理雷达信号，整个设备目标模拟通道时延是一个固定值。中频信号时延模块内部电路结构简单，成本低廉。
51、本发明提出一种实时动态电磁回波目标模拟系统，在fpga控制板的控制下，利用中频信号时延模块使雷达信号时延连续变化，实现目标距离变化的模拟，内部电路结构简单，成本低廉，控制命令简单，便于实时动态电磁回波目标模拟系统的推广。
1.一种实时动态电磁回波目标模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种实时动态电磁回波目标模拟方法，其特征在于，s1具体为：接收天线接收自由空间电磁波雷达信号并转换为高频电流雷达信号，高频电流雷达信号经低噪声放大器放大后得到雷达信号；本振信号经功率分配器输出第一本振信号，雷达信号与第一本振信号输入下变频进行混频得到中频信号。
3.根据权利要求1所述的一种实时动态电磁回波目标模拟方法，其特征在于，中频信号时延模块模拟目标的距离范围为：
4.根据权利要求1所述的一种实时动态电磁回波目标模拟方法，其特征在于，s3具体为：本振信号经功率分配器输出第二本振信号，将完成时延模拟的中频信号与第二本振信号输入上变频进行混频转换为雷达回波信号，雷达回波信号与雷达信号同频率。
5.根据权利要求1所述的一种实时动态电磁回波目标模拟方法，其特征在于，fpga控制板通过dio对中频信号时延模块延迟线通道进行连续切换控制，fpga控制板同时进行dio的数字输入和数字输出，dio的工作模式包括输出模式和输入模式，dio接线端子采集或者输出连续的数字信号对中频信号时延模块进行控制并实时返回状态数据；fpga控制板的控制频率范围为0～106hz；
6.根据权利要求1所述的一种实时动态电磁回波目标模拟方法，其特征在于，s5具体为：目标特征模拟信号在信号调制器中调制到完成时延的雷达回波信号得到完成目标模拟的雷达回波信号；完成目标模拟的雷达回波信号经功率放大器放大后输入发射天线传回至探测雷达的接收天线。
7.根据权利要求6所述的一种实时动态电磁回波目标模拟方法，其特征在于，目标特征模拟信号发生器利用已存目标的雷达回波实测数据设置不同参数生成若干个时域目标特征模拟信号，各个时域目标特征模拟信号为携带目标特征的不同幅度和频率的信号，将若干个时域目标特征模拟信号进行数字叠加，若干个时域目标特征模拟信号合成一个信号，目标特征包括雷达散射面积的大小、形状、速度；
8.一种实时动态电磁回波目标模拟系统，其特征在于，包括接收天线、中频信号时延模块、fpga控制板、目标特征模拟信号发生器和控制计算机；
9.根据权利要求8所述的一种实时动态电磁回波目标模拟系统，其特征在于，还包括功率分配器，功率分配器的输入端连接本振信号，上变频与下变频均为三端口的混频器；功率分配器的第一输出端口与下变频的第二输入端口连接，功率分配器的第二输出端口与上变频的第二输入端口连接；
10.根据权利要求9所述的一种实时动态电磁回波目标模拟系统，其特征在于，还包括电源模块，电源模块与目标特征模拟信号发生器和控制计算机连接，电源模块经过ac-dc变压模块与低噪声放大器和功率放大器连接；
