基于DDS的單脈沖體制雷達目標模擬的實現

摘要 目標模擬器可以輔助雷達系統進行整機調試并幫助進行操作培訓。利用DDS芯片AD9857設計了一種單脈沖體制雷達的目標模擬器。通過數字交匯技術將模擬目標和雷達掃描波束進行交匯，計算出DDS芯片的控制參數。通過DDS芯片直接產生兩路所需的中頻信號，提出利用連續波校準和波形存儲技術，解決差波束正負號確定的問題。在某雷達調試過程中，驗證了該目標模擬器的有效性。
關鍵詞 單脈沖；目標模擬；比幅測角；和差波束

單脈沖體制雷達能在一個回波脈沖內獲得關于目標位置的全部信息，這使雷達在工作過程中節約了大量的時間和能量，所以得到廣泛應用。單脈沖測角方法主要有3種：幅度比較法、相位比較法和幅度相位比較法。目前多數相控陣雷達采用的和差波束測角就是一種幅度比較單脈沖測角方法。
在幅度比較單脈沖中，天線接收的目標回波信號在和、差支路中形成和、差信號。和波束回波信號主要用于目標檢測和作為相位基準以確定信號正負，差波束回波信號主要用于測角。為較好地模擬和差波束的幅度以及之間的相位特性，文中通過數字交匯技術、連續波校準、波形存儲技術解決和差波束幅度、差波束正負號確定的問題。在某雷達調試過程中，驗證了該目標模擬器的有效性。

1 實現過程
1．1 系統組成
系統采用數字信號處理器(DSP)，直接數字合成器(DDS)，可編程邏輯器(FPGA)的體系結構，并配以必要的相關電路完成。DSP是系統的控制主機，主要完成目標飛行軌跡的建模，目標實時與雷達掃描波束的交匯比較，運算目標回波的幅度、多普勒頻率，形成DDS的控制字；FPGA為Altera公司芯片，主要完成DSP的地址譯碼、通訊接口、存儲雷達波形、產生DDS串口操作時序；DDS為AD公司AD9857芯片，用于在雷達時序的控制下，將波形數據上變頻形成所需的中頻模擬信號。組成框圖如圖1所示。

1．2 工作原理
外部系統將模擬控制命令和雷達掃描波束通過外部通訊接口輸入FPGA，并產生中斷信號，DSP在這個中斷信號的觸發下產生硬件中斷，讀取控制命令。當DSP收到開始工作命令后，模擬目標按照建立的航跡飛行，并與送來的雷達波束進行實時交匯和計算。當目標與雷達波束交匯成功時，計算交匯的幅度、多普勒頻率、距離等。將算出的數據經FPGA數據鎖存器，DDS時序模塊，距離延遲器等處理后送至DDS芯片。
在雷達時序脈沖信號的控制下，形成動態目標中頻模擬信號送給信號處理器。工作原理如圖2所示。