雷達目標模擬器的DSP軟件設計

摘要：提出一種基于CPCI接口DSP板的C波段雷達目標模擬器。探測回波模擬，采用軟硬件相結合的方法。由主控計算機根據雷達工作參數預先設定并計算目標數據，然后將數據加載到硬件電路中。硬件電路實時合成雷達回波信號并輸出。
關鍵詞：雷達模擬；目標模擬；DSP

雷達系統(tǒng)日趨復雜，種類繁多，系統(tǒng)的設計、生產和維護變得越來越困難。如果對雷達性能的測試都采用真實的目標給雷達提供測試信號，成本較高。雷達系統(tǒng)模擬結合現代仿真技術和雷達技術，用軟件建立符合用戶需求的模型，具有靈活性和經濟性的優(yōu)點。雷達目標模擬是雷達系統(tǒng)模擬的重要組成部分。利用DSP／FPGA的高速計算性能、直接數字合成(DDS)技術和數字射頻存儲(DRFM)技術，可以實現相位編碼、線性調頻、非線性調頻等多種復雜方式下的目標回波信號的實時模擬，檢測雷達的跟蹤精度、角精度等指標。

1 功能及系統(tǒng)組成
所設計的多目標雷達模擬器為配合某型寬帶雷達系統(tǒng)進行設備調試和功能檢查。模擬器將雷達發(fā)射波形經延遲、幅度相位調制和多普勒頻移等形成模擬目標回波，通過天線發(fā)送或直接注入給試驗雷達系統(tǒng)。目標回波信號包括目標的距離、角度、速度、雷達散射截面積(RCS)、一維距離像等信息。
系統(tǒng)總體指標要求如下：雙通道輸出；頻率范圍為5．2～5．8 GHz；窄帶瞬時帶寬為10 MHz；寬帶瞬時帶寬為500 MHz；目標數目1～22個；幅度控制范圍為0～127 dB，量化單位不大于0．5 dB；RCS幅度控制速率為1μs，距離變化幅度控制1 ms；目標延遲時間：2～4 000μs；多普勒頻移范圍±400 kHz；相位噪聲不大于-90dBc／Hz@1 kHz；窄帶時雜散電平不大于-55 dBc；寬帶時雜散電平不大于-45 dBc；距離模擬精度≤1．5 m；多普勒模擬精度1 Hz；輸入功率為-45～+30 dBm；輸出最大功率20 dBm。
C波段雷達目標模擬器由微波分系統(tǒng)、基帶分系統(tǒng)、寬帶分系統(tǒng)、電源控制分配組件和軟件等組成，如圖1所示。微波分系統(tǒng)包括接收組件、發(fā)射組件、頻率源組件和電源等?；鶐Х窒到y(tǒng)主要由主控計算機、數字管理單元(DMU)、接口控制單元、雙通道可編程數字延遲線(PD-DL)、時鐘產生和分配電路、中頻調制解調組件和電源等部分組成。窄帶目標模擬主要由基帶分系統(tǒng)和微波分系統(tǒng)實現。

寬帶目標模擬主要由基帶分系統(tǒng)控制寬帶分系統(tǒng)實現，如圖2所示。輸出通過微波分系統(tǒng)與窄帶目標信號一起輸出。電源控制分配組件完成系統(tǒng)主電源的控制、分配、保護和指示等功能。

2 目標回波模擬
2．1 窄帶目標回波產生
本寬頻帶射頻模擬器接收雷達系統(tǒng)的發(fā)射信號、控制信號和參考信號。系統(tǒng)輸出模擬窄帶目標回波信號前，在主控計算機上加載所有目標、誘餌的運動軌跡參數，如延遲參數和徑向運動速度，以及每個目標、誘餌的幅度／相位目標特性文件。
仿真開始后，DMU按照雷達系統(tǒng)發(fā)出的模式、參數和觸發(fā)信號，分別控制窄帶系統(tǒng)中的雙通道PDDL和中頻調制組件產生基帶延時目標信號，通過發(fā)射組件實現上變頻和雷達目標的距離、幅度調制控制，濾波后形成窄帶目標回波信號輸出，如圖3所示。