1.本发明涉及定位信号干扰技术领域，具体涉及一种大功率波束可变定位干扰装置及其方法。
背景技术：2.在卫星导航面临的诸多技术问题中，最为严峻的就是电子对抗环境下的系统鲁棒性问题。由于导航信号调制特征明显且接收功率较弱，对卫星导航接收机的干扰成本很低，能够对卫星导航接收机造成影响的干扰种类繁多，按照目的性可将其分为两大类，一类是由复杂电磁环境引起的无意识干扰，另一类是有组织有目的的人为干扰方案。
3.目前干扰种类繁多，但单个干扰装置能够发射的干扰信号单一，能够实现干扰调节、尤其是波束调节的干扰装置较少；且针对上述干扰的抗干扰措施较多，对其验证的方法相对较少。
技术实现要素：4.发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种大功率波束可变定位干扰装置及其方法，能够发射波束可变的大功率干扰信号，构建多样式的电磁环境以及针对性的欺骗干扰，从而对卫星导航的定位信号产生干扰。
5.技术方案：本发明所述大功率波束可变定位干扰装置，包括信号源、功率放大器、天线单元、二维转台、显控分系统、供电分系统，所述供电分系统与信号源、功率放大器分别相连；所述信号源包括参数解算与控制模块、信号产生模块、微波变频模块，所述显控分系统发送控制参数至所述参数解算与控制模块，所述参数解算与控制模块根据控制参数生成信号参数、姿态控制参数、功放控制参数分别传输至所述信号产生模块、二维转台、功率放大器，所述信号产生模块根据信号参数产生相应的中频信号发送至所述微波变频模块，所述微波变频模块对中频信号进行变频和衰减控制后输出射频信号至所述功率放大器，所述功率放大器根据功放控制参数对射频信号进行相位控制、功率放大处理后输出干扰信号至天线单元，所述二维转台根据姿态控制参数调整方位，所述天线单元固定在二维转台上，用于对接收到的干扰信号进行高增益发射。
6.进一步完善上述技术方案，所述信号源内设有ac/dc电源模块，所述ac/dc电源模块与所述供电分系统相连，用于将供电分系统输入的220v交流电转换成24v直流电并输出至所述参数解算与控制模块，所述参数解算与控制模块输出5v供电、12v供电分别至所述信号产生模块、微波变频模块。
7.进一步地，所述参数解算与控制模块包括zynq核心单元、通信单元、传感器单元、总线收发器单元、存储单元、adc信号采集单元、dc-dc电源单元，所述zynq核心单元通过通信单元与所述显控分系统进行数据交互，用于接收所述显控分系统传输的控制参数并进行解析后通过ttl串口传输至所述信号产生模块，同时将所述信号产生模块、微波变频模块、功率放大器的实时状态信息回传至所述显控分系统用于实时监测；所述zynq核心单元通过
总线收发器单元与功率放大器、微波变频模块相连，用于控制信号的输出、状态监测的获取；所述dc-dc电源单元用于接收所述ac/dc电源模块输出的直流电并转换成12v dc电源、15v dc电源以及多路5v、3.3v、2.5v电源；所述adc信号采集单元用于采集所述微波变频模块向所述功率放大器输出的射频信号，采集的射频信号经zynq核心单元传输至所述显控分系统进行显示；所述传感器单元用于采集zynq核心单元的状态信息，所述存储单元用于存储所述zynq核心单元获取到的数据。
8.进一步地，所述功率放大器包括功分器、均衡器、驱动功放、滤波器、8路功分器、8路数控移相器、四组2路功分器，每组2路功分器的2个输出端均连接有功放模块，所述功分器、均衡器、驱动功放、滤波器、8路功分器、8路数控移相器依次相连对功分器接收的射频信号进行功率放大、相位控制后经四组2路功分器分成8路干扰信号，每路干扰信号再通过功放模块输出至所述天线单元，所述均衡器连接有检波器。
9.进一步地，所述信号源设有射频接口、rs422接口、rs232接口、rj45网络接口、三合一开关，所述功率放大器分别通过射频线缆、串口线连接至射频接口、rs422接口后与所述微波变频模块、参数解算与控制模块连通，所述功率放大器的输出端通过射频线缆与所述天线单元连通，所述二维转台通过串口线连接至rs232接口与所述参数解算与控制模块连通，所述供电分系统通过与三合一开关与所述ac/dc电源模块连通。
10.进一步地，所述信号源、功率放大器通过线性导轨安装在机柜内且呈上、下分布，所述二维转台安装在机柜的上表面，所述天线单元安装在二维转台上；所述显控分系统和供电分系统独立设置在机柜外。
11.采用大功率波束可变定位干扰装置进行大功率波束可变定位干扰方法，包括如下步骤：s1：在显控分系统中设置控制参数，并发送至信号源的参数解算与控制模块；s2：参数解算与控制模块对控制参数进行解析后生成信号参数、姿态控制参数、功放控制参数，其中信号参数发送至信号产生模块，姿态控制参数发送至二维转台，功放控制参数发送至功率放大器；信号产生模块根据信号参数产生对应的中频信号发送至微波变频模块，微波变频模块对中频信号进行变频和衰减控制后输出符合频率要求的射频信号并传输至功率放大器；s3：根据姿态控制参数调整二维转台的方位，射频信号经功率放大器功分、移相、放大后生成若干路放大后的射频信号传输至天线单元；s4：固定在二维转台上天线单元接收放大后的射频信号进行空间合成并利用天线自身增益辐射出去，形成一个切面为椭圆形的干扰区域。
12.进一步地，所述显控分系统中设置的控制参数包括频率、干扰样式、功率大小、波束角度值。
13.进一步地，所述功率放大器包括功分器、均衡器、驱动功放、滤波器、8路功分器、8路数控移相器、四组2路功分器，每组2路功分器的2个输出端均连接有功放模块，所述微波变频模块输出的射频信号依次经功分器、均衡器、驱动功放、滤波器、8路功分器、8路数控移相器进行8路功分、8路移相后再通过四组2路功分器、8个功放模块输出8路放大后的射频信号。
14.进一步地，所述s4中天线单元包括8个小天线单元、用于接收8路放大后的射频信
号，8路放大后的射频信号进行空间合成并利用天线自身增益辐射出去，形成一个切面为椭圆形的干扰区域。
15.有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明针对远距离目标的定位信号进行干扰，既可以模拟自然环境的电磁干扰，也可针对导航卫星进行欺骗干扰，该装置可配合卫星导航系统进行定位信号抗干扰性能的测试。
16.本发明中功率放大器采用多通道功放，减小了功率放大器的整体尺寸和实现难度；采用多级放大的形式，通过合理设计功放射频功率链路实现的大功率功放，提高了系统的可靠性和稳定性。
17.本发明采用移相器和二维转台相结合的方法，实现在全空域内波束可变，既可通过二维转台实现全空域范围的快速覆盖，又可通过移相器在特定空域范围内精确跟踪，保证波束在大范围内快速可变以及小范围内的精确定位。
附图说明
18.图1是本发明的整体的组成框图；图2是本发明中大功率波束可变定位干扰装置主要组成模块的位置关系图；图3是本发明中功率放大器的组成框图；图4是本发明中参数解算与控制模块的组成框图。
具体实施方式
19.下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
20.如图1所示的大功率波束可变定位干扰装置，由信号源、功率放大器、天线单元、二维转台、显控分系统和配电分系统组成。信号源根据配电分系统的控制参数产生频率在l波段、多种干扰样式的干扰信号；功率放大器接收干扰信号并实现干扰信号的功率放大以及波束相位控制；天线实现对经过功率放大器放大后的干扰信号的高增益发射；二维转台可以根据控制信号实时调整天线姿态，实现天线发射波束的全空域覆盖。
21.信号源包括微波变频模块、信号产生模块、参数解算与控制模块、ac/dc电源模块，信号源设有射频接口、rs422接口、rs232接口、rj45网络接口、三合一开关，功率放大器分别通过射频线缆、串口线连接至射频接口、rs422接口后与微波变频模块、参数解算与控制模块连通，功率放大器的输出端通过射频线缆与天线单元连通，二维转台通过串口线连接至rs232接口后与参数解算与控制模块连通，供电分系统通过供电电缆给信号源和功率放大器供电，信号源内的ac/dc电源模块通过三合一开关与供电分系统连通，将供电分系统输出的220v交流电转换为24v的直流电给参数解算与控制模块，参数解算与控制模块输出5v供电、12v供电分别至微波变频模块、信号产生模块。
22.显控分系统通过rj45网络接口发送控制参数至参数解算与控制模块，参数解算与控制模块根据控制参数生成信号参数、姿态控制参数、功放控制参数；信号参数通过ttl串口与传输至信号产生模块，信号产生模块输出中频信号、时钟信号、并口控制信号至微波变频模块，接收微波变频模块传输的锁相指示信号；微波变频模块通过sma转n射频接口输出射频信号至功率放大器，功放控制参数、姿态控制参数分别经rs422、rs232、输出至功率放
大器、二维转台；功率放大器输出干扰信号至天线单元，天线单元固定在二维转台上。
23.如图 2所示，信号源通过线性导轨安装在机柜上层；功率放大器通过线性导轨安装在机柜下层；二维转台安装在机柜的上表面；天线安装在二维转台上；显控分系统和供电分系统独立放置。
24.如图3所示，功率放大器包括功分器、均衡器、检波器、驱动功放、滤波器、8路功分器、8路数控移相器、4组2路功分器，每组2路功分器的2个输出端均连接有功放模块。经过功率放大器移相放大后经八路通道传递至天线单元，天线单元对八路射频信号实现高增益发射，其中通过对二维转台的控制实现对波束方位的快速变化，可对全空域的目标进行干扰。
25.参数解算与控制模块作为控制和处理核心，主要通过ttl串口、io口进行通信，传输干扰样式参数、控制命令、频率码、以及信号采样和匹配逻辑，能够适应连续波雷达、常规脉冲雷达信号、脉冲多普勒信号、线性调频信号、非线性调频信号、相位编码信号、频率捷变雷达信号、随机驻留波信号、高斯噪声信号。参数解算与控制模块通过网络实现与显控分系统的通信，接收显控分系统的控制参数，根据显控分系统下发的控制参数及各种控制指令，解析后下发至信号产生模块，并控制信号产生模块产生信号，同时获取各模块的状态信息并实时上传给显控分系统进行监测显示。
26.信号产生模块的功能：通过ttl串口接收参数解算与控制模块发送的干扰参数报文，通过ttl串口回传状态；产生1.15~1.65ghz中频信号；通过并口控制微波变频模块的滤波衰减功率，衰减量分别为1db、2db、4db、8db、16db、30db；接收微波变频模块的锁相指示信号，并回传至参数解算与控制模块。
27.如图4所示，参数解算与控制模块包括zynq核心单元、通信单元、传感器单元、总线收发器单元、存储单元、adc信号采集单元。参数解算与控制模块通过信号调制参数的配置及选择并发送至信号产生模块产生信号，同时控制信号的工作频率。具体功能包括：通过千兆网口，接收显控分系统的指令，反馈整机的工作状态与数据；串口可用于各模块间的通信；拥有多对差分信号，用于对各模块进行更精准控制；接收显控分系统的频率码与功放指示，产生指定干扰样式信号通过串口和io口，实现对信号产生模块参数控制的产生，接收信号产生模块的反馈数据；拥有pl端的3.3v和2.5v备用io；能够实现日志文件存储，便于事后分析及问题查找；具备交互报文存储能力，用于事后诊断与调试；接口信号合适，避免误差和短路，接口位置合适，可方便安装拆卸；内部设计合理，电路板上的模块自成一体，能实现在没有壳体情况下完成所有模块的安装焊接，装入壳体后除固定螺丝和连接器外，不需要安装额外的模块。
28.1）zynq核心单元zynq核心单元是参数解算与控制模块的核心单元，主要进行嵌入式系统软件的运行，包括控制指令的处理、工作流程的控制以及对数据进行算术运算和逻辑运算。该系统中，主要完成对外的网络/串口通信，接收显控分系统参数报文后进行解析，而后通过高速口按照既定格式的报文传送至信号产生模块；同时将信号产生模块、微波变频模块的实时状态信息通过网络按照既定格式的报文回传至显控分系统用于实时监测。
29.2)通信单元通信单元主要包含1路千兆以太网、1路rs422串口及2路rs232串口的硬件驱动设计，其中以太网主要为满足与显控分系统的高速数据交换，rs422、rs232串口主要为满足与
其他模块的串口通信。功放控制信息经信号源的rs422接口输出至功率放大器，姿态控制信息经信号源的rs232接口输出至二维转台。
30.3)dc-dc电源单元dc-dc电源单元对24v进行了一次转12v和5v，dc-dc电源单元主要包含8路12v dc电源、10路5v dc电源以及多路5v、3.3v、2.5v电源。其中12v电源主要用于参数解算与控制模块内部电路的供电使用，其他两路分别是直接给信号产生模块和微波变频模块供电，5v、3.3v、2.5v亦可对外给一些低功耗外设进行供电。
31.4)adc信号采集单元adc信号采集单元主要为注入到射频接口的模拟量进行参数采集的作用，大多情况为实现对注入的dc模拟量幅值进行测量的功能，并输出给zynq核心单元解算，再报给显控分系统。
32.5)传感器单元传感器单元包含了一路温度传感器的设计，该部分主要为采集模块内温度信息进行实时监测的功能而设计。
33.6)存储单元存储单元主要由sd卡存储电路组成，主要工作为满足对试验时采集到的大量数据以及设备状态进行本地存储记录。
34.7)总线收发器单元总线收发器单元主要功能是实现zynq核心单元对功放模块、微波变频模块进行数据线连接时不同工作电平的转换、管脚驱动能力的提升、保护zynq核心单元ic芯片的功能。
35.大功率波束可变定位干扰装置的干扰方法包括：s1：将大功率波束可变定位干扰装置在地面放置完成，整个装置供电完成后，显控分系统完成与信号源的网络连接，显控分系统通过软件设置好频率、干扰样式、功率大小、波束角度值等控制参数，参数加载后报给参数解算与控制模块；s2：参数解算与控制模块对控制参数进行解析后生成信号参数、姿态控制参数、功放控制参数，其中信号参数发送至信号产生模块，姿态控制参数发送至二维转台，功放控制参数发送至功率放大器；s3：根据姿态控制参数手动转动二维云台调节好方位，信号产生模块根据信号参数产生对应的中频信号发送至微波变频模块，微波变频模块产生符合频率要求的射频信号，射频信号传输至功率放大器，功率放大器首先经过内部的功分器将射频信号1分8，传输至8个功率放大通道进行功率放大，经过功率放大后的射频信号相关参数再回传至参数解算与控制模块，参数解算与控制模块解析后回报至显控分系统实时显示。
36.s4：放大后的射频信号从8个通道传输至8个小天线单元经过空间合成并利用天线自身增益辐射出去，形成一个切面为椭圆形的干扰区域，目标飞行物进入到干扰区域，干扰信号与定位信号一同被飞行物接收到，其中干扰信号强度相对于卫星定位信号较强，飞行物无法甄别定位信号，定位功能失灵，干扰目的达成。
37.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
技术特征：1.一种大功率波束可变定位干扰装置，其特征在于：包括信号源、功率放大器、天线单元、二维转台、显控分系统、供电分系统，所述供电分系统与信号源、功率放大器分别相连；所述信号源包括参数解算与控制模块、信号产生模块、微波变频模块，所述显控分系统发送控制参数至所述参数解算与控制模块，所述参数解算与控制模块根据控制参数生成信号参数、姿态控制参数、功放控制参数分别传输至所述信号产生模块、二维转台、功率放大器，所述信号产生模块根据信号参数产生相应的中频信号发送至所述微波变频模块，所述微波变频模块对中频信号进行变频和衰减控制后输出射频信号至所述功率放大器，所述功率放大器根据功放控制参数对射频信号进行相位控制、功率放大处理后输出干扰信号至天线单元，所述二维转台根据姿态控制参数调整方位，所述天线单元固定在二维转台上，用于对接收到的干扰信号进行高增益发射。2.根据权利要求1所述的大功率波束可变定位干扰装置，其特征在于：所述信号源内设有ac/dc电源模块，所述ac/dc电源模块与所述供电分系统相连，用于将供电分系统输入的220v交流电转换成24v直流电并输出至所述参数解算与控制模块，所述参数解算与控制模块输出5v供电、12v供电分别至所述信号产生模块、微波变频模块。3.根据权利要求2所述的大功率波束可变定位干扰装置，其特征在于：所述参数解算与控制模块包括zynq核心单元、通信单元、传感器单元、总线收发器单元、存储单元、adc信号采集单元、dc-dc电源单元，所述zynq核心单元通过通信单元与所述显控分系统进行数据交互，用于接收所述显控分系统传输的控制参数并进行解析后通过ttl串口传输至所述信号产生模块，同时将所述信号产生模块、微波变频模块、功率放大器的实时状态信息回传至所述显控分系统用于实时监测；所述zynq核心单元通过总线收发器单元与功率放大器、微波变频模块相连，用于控制信号的输出、状态监测的获取；所述dc-dc电源单元用于接收所述ac/dc电源模块输出的直流电并转换成12v dc电源、15v dc电源以及多路5v、3.3v、2.5v电源；所述adc信号采集单元用于采集所述微波变频模块向所述功率放大器输出的射频信号，采集的射频信号经zynq核心单元传输至所述显控分系统进行显示；所述传感器单元用于采集zynq核心单元的状态信息，所述存储单元用于存储所述zynq核心单元获取到的数据。4.根据权利要求1所述的大功率波束可变定位干扰装置，其特征在于：所述功率放大器包括功分器、均衡器、驱动功放、滤波器、8路功分器、8路数控移相器、四组2路功分器，每组2路功分器的2个输出端均连接有功放模块，所述功分器、均衡器、驱动功放、滤波器、8路功分器、8路数控移相器依次相连对功分器接收的射频信号进行功率放大、相位控制后经四组2路功分器分成8路干扰信号，每路干扰信号再通过功放模块输出至所述天线单元，所述均衡器连接有检波器。5.根据权利要求2所述的大功率波束可变定位干扰装置，其特征在于：所述信号源设有射频接口、rs422接口、rs232接口、rj45网络接口、三合一开关，所述功率放大器分别通过射频线缆、串口线连接至射频接口、rs422接口后与所述微波变频模块、参数解算与控制模块连通，所述功率放大器的输出端通过射频线缆与所述天线单元连通，所述二维转台通过串口线连接至rs232接口与所述参数解算与控制模块连通，所述供电分系统通过与三合一开关与所述ac/dc电源模块连通。6.根据权利要求1所述的大功率波束可变定位干扰装置，其特征在于：所述信号源、功率放大器通过线性导轨安装在机柜内且呈上、下分布，所述二维转台安装在机柜的上表面，
所述天线单元安装在二维转台上；所述显控分系统和供电分系统独立设置在机柜外。7.一种大功率波束可变定位干扰方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：在显控分系统中设置控制参数，并发送至信号源的参数解算与控制模块；s2：参数解算与控制模块对控制参数进行解析后生成信号参数、姿态控制参数、功放控制参数，其中信号参数发送至信号产生模块，姿态控制参数发送至二维转台，功放控制参数发送至功率放大器；信号产生模块根据信号参数产生对应的中频信号发送至微波变频模块，微波变频模块对中频信号进行变频和衰减控制后输出符合频率要求的射频信号并传输至功率放大器；s3：根据姿态控制参数调整二维转台的方位，射频信号经功率放大器功分、移相、放大后生成若干路放大后的射频信号传输至天线单元；s4：固定在二维转台上天线单元接收放大后的射频信号进行空间合成并利用天线自身增益辐射出去，形成一个切面为椭圆形的干扰区域。8.根据权利要求7所述的大功率波束可变定位干扰方法，其特征在于：所述显控分系统中设置的控制参数包括频率、干扰样式、功率大小、波束角度值。9.根据权利要求7所述的大功率波束可变定位干扰方法，其特征在于：所述功率放大器包括功分器、均衡器、驱动功放、滤波器、8路功分器、8路数控移相器、四组2路功分器，每组2路功分器的2个输出端均连接有功放模块，所述微波变频模块输出的射频信号依次经功分器、均衡器、驱动功放、滤波器、8路功分器、8路数控移相器进行8路功分、8路移相后再通过四组2路功分器、8个功放模块输出8路放大后的射频信号。10.根据权利要求9所述的大功率波束可变定位干扰方法，其特征在于：所述s4中天线单元包括8个小天线单元、用于接收8路放大后的射频信号，8路放大后的射频信号进行空间合成并利用天线自身增益辐射出去，形成一个切面为椭圆形的干扰区域。
技术总结本发明公开的大功率波束可变定位干扰装置及其方法，显控分系统发送控制参数至参数解算与控制模块，参数解算与控制模块根据控制参数生成信号参数、姿态控制参数、功放控制参数分别传输至信号产生模块、二维转台、功率放大器，信号产生模块根据信号参数产生相应的中频信号发送至微波变频模块，微波变频模块对中频信号进行变频和衰减控制后输出射频信号至功率放大器，功率放大器根据功放控制参数对射频信号进行相位控制、功率放大处理后输出干扰信号至天线单元，二维转台根据姿态控制参数调整方位，天线单元固定在二维转台上，用于对接收到的干扰信号进行高增益发射。本发明能够发射波束可变的大功率干扰信号，对卫星导航的定位信号产生干扰。信号产生干扰。信号产生干扰。
技术研发人员：李晃 李继锋 朱文明 展兴柱 贺润国
受保护的技术使用者：扬州宇安电子科技有限公司
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2022/7/5
