有关于相控阵相控阵雷达中频信号模拟器设计与实现

论文导读：
摘 要： 中频信号模拟器摘自：学术论文格式www.7ctime.com
是相控阵雷达不可缺少的一个分系统，其设计和实现上有着独特的特点。采用模拟控制处理器实时接收雷达主控机的控制字的方法，按雷达天线波束指向，判断当前目标是否在波束内。若在波束内，则按目标距离和工作模板产生相应距离和波形的模拟回波。模拟器用于雷达系统的自动化监测、雷达各分系统对接试验和模拟试验、操作人员的培训、雷达系统的功能测试和检查以及模拟动态飞行目标。
关键词： 相控阵雷达； 中频信号模拟器； 信号产生器； 同步信号
1004?373X（2013）09?0034?03
相控阵雷达天线取代了堆积多波速和频率扫描天线，在扫描方向上以高速数字式移相器实现高速电控扫描，充分利用天线波束扫描的灵活性，合理分配能量，可由一个窄波束覆盖整个扫描范围。相控阵雷达中频模拟器可以提供模拟的多目标信号回波，在雷达研制过程的系统调试中，模拟器产生带有航迹参数（R，A，E及VR）调制的中频回波信号波形，可以为信号处理分系统的调试提供最便捷的信号源。也为雷达各分系统对接试验和模拟试验、操作人员的培训、雷达系统的功能测试和检查提供模拟动态飞行目标。模拟器的中频仿真信号经过电缆送到中频接收机。
1 系统组成
雷达中频信号模拟器由模拟器组合和电源组合组成，中频信号模拟器组合组成框图如图1所示。
2 中频信号模拟器总体设计
中频模拟器主要由反射波形模拟单元、和差支路模拟单元、模拟控制处理器及通信接口几部分组成。
系统工作原理：模拟控制处理器实时接收雷达主控机的控制字，按雷达天线波束指向，判断当前目标是否在波束内，若在波束内，则按目标距离和工作模板产生相应距离和波形的模拟回波。模拟回波经过四功分后，按天线方向图、目标距离、速度等控制模拟回波的多普勒频率、各路信号幅度、差支路相位，从而模拟出近似真实的雷达回波信号。
模拟波形产生采用数字正交调制和高速D/A转换器实现，距离衰减模拟和角度衰减模拟采用高精度数控衰减器，相位跳变采用0/π转换器，系统控制和目标参数计算采用CP6000计算机，系统总线采用CPCI总线。
3 模拟器中频组合

3.1 组成及功能

模拟器中频组合是中频模拟器的关键，其功能是完成反射波形产生、反射支路角度模拟。信号模拟组合的插件主要有：1块模拟器控制器主板、2块信号产生插件、1块杂波产生插件，2块数控衰减插件、CPCI总线底板、电源插板、1块同步信号传输插件，3块功率分配插件，2块合成器插件等。

3.2 模拟器控制器主板

3.

2.1 主板功能

模拟器控制处理器是模拟器的控制中心，其主要功能是接收雷达主机发送的控制字，实时计算出目标距离、多普勒频移、距离衰减量、角度衰减量等，并按时间顺序送出这些控制量，控制系统硬件电路工作，产生相应的模拟回波。
3.

2.2 软件工作流程

模拟器的主要功能由各单元电路和相应的软件来实现。软件主要模块有：系统初始化模块、目标参数计算及波束内目标查找模块、目标参数输出模块、控制字接收模块等。主程序流程图如图2所示。

3.3 信号产生插件

3.1 功能

反射信号产生插件产生线性调频波形，同时实现距离延迟模拟和多普勒频率调制。

3.2 波形产生原理

波形产生采用数字正交调制技术实现。
首先模拟器主控板CP6000计算各种线性调频基带波形数据，在模拟器加电初始化过程中将波形数据[I（n）]，[Q（n）]送入信号产生插件双端口RAM，在模拟器工作中，信号产生插件将双端口RAM中的数据取出，送DAC5686芯片，在DAC5686芯片中完成数字基带波形数据[I（n）]，[Q（n）]与DDS产生的正交载波信号[cos2πf0+fdnTs，][sin2πf0+fdnTs]相乘，然后相加再经过D/A转换，得到[cos2πf0+fdt]波形，即带多普勒调制的中频回波信号，DDS载波频率为[f0+fd]，这样实现了波形模拟和多普勒频率调制。对不同的信号模型采样，即产生不同要求的模拟波形。

3.3 波形产生器件选用

波形产生采用 DAC5686芯片实现。它内部集成有数字正交调制器、32位的DDS、16位的高速D/A变换器，DDS工作时钟可达320 MHz，最高输论文导读：之间有以下关系：（1）式中C=2.99792458×108m/s为电波在空气中的传播速度。3.3.5实现方法距离延迟采用高速数字计数器实现。由计数器产生的距离延迟脉冲启动正交调制器产生中频脉冲信号。同步信号到来后并以此为基准，计数器开始计时，当计数器计数到达模拟器计算机送来的距离延迟码后，输出目标脉冲信号，实现
入数据率可达160 MHz。

3.4 距离延迟实现原理[3]

距离延迟单元产生相对发射脉冲具有一定时间延迟的目标距离回波脉冲。按技术指标的要求，目标的径向距离[R]与延迟时间[τ]之间有以下关系：
[τ=2×RC] （1）
式中C=

2.997 924 58×108 m/s为电波在空气中的传播速度。

3.5 实现方法

距离延迟采用高速数字计数器实现。由计数器产生的距离延迟脉冲启动正交调制器产生中频脉冲信号。同步信号到来后并以此为基准，计数器开始计时，当计数器计数到达模拟器计算机送来的距离延迟码后，输出目标脉冲信号，实现目标距离延迟。计数器采用高速可编程逻辑器件EP1C12，计数器长度23位，可以满足16个仓的距离模糊延迟需要。
距离计数器时钟为120 MHz，距离精度为

1.25 m。

3.4 功率分配器插件设计

3.4.1 功能

完成对反射信号四功分，三路用来产生和差信号，一路用来自检。功率分配插件只有一个功分器组成，将输入信号进行四功分。

3.4.2 设计原理

该插件由功分器组件以及供电电路组成。设计方法如下：首先确定相对带宽，根据频率计算中心频率[fm=fa+fb2]（[fa， fb]分别为上、下限频率），确定各端口的波纹系数：摘自：毕业论文www.7ctime.com