雷達模擬器與雷達的接口電路設計

旋轉變壓器的激磁電壓用來作為峰值采樣的觸發信號。由于激磁電壓幅值大于單片機內部比較器的驅動電壓，利用二極管的限幅作用，將激磁電壓信號整形成近似方波信號，然后利用電阻對信號進行分壓，確保采樣觸發信號在比較器能夠承受的外部驅動電壓范圍(-0．25～+0．25 V)內，電路如圖2所示。激磁信號在基準信號形成電路的作用下生成基準信號送單片機比較器的入口，比較器在基準信號上升沿產生中斷，在中斷中使能單片機的A／D口，將軸角信號調理電路調理過的天線方位角信號轉化為數字信號。在整個單片機程序控制下電路完成了雷達天線角度信息的數字化，并經過串行通信電路傳輸到模擬器控制主板。
1．2 雷達主脈沖信號采集電路
雷達系統中的定時控制系統提供雷達正常工作所需要的全部定時信號和各種控制信號，其中雷達主脈沖信號由系統的重復頻率控制電路形成，用來作為雷達總站及各分系統調試時的外同步信號。
模擬器控制主板的程序設計以雷達主脈沖作為回波數據計算與發送的時間基準，以此來保證與雷達工作時序的同步。具體實現方式為將控制板主控芯片的一個雙向可編程標志位管腳配置為輸入方式，且為中斷產生模式，連接到主脈沖采集電路的輸出端，并將其設置為上升沿中斷方式。該管腳在接收到雷達主脈沖信號的上升沿后立即產生中斷，當判斷到有中斷產生，程序進行雷達回波數據的計算與發送。

由于雷達主脈沖幅度為-10 V左右的負向脈沖信號，而控制主板的I／O端口承受電壓為3．3 V左右，因此在將雷達主脈沖作為回波生成的時間基準接到主板設置引腳之前，須對其進行信號調理來實現降幅處理。針對雷達主脈沖信號設計的調理電路如圖3所示。當輸入電壓為O V左右時，二極管D4，D5都截止，輸出電壓為電阻R9，R10對5 V電源的分壓，約為3．3 V。當輸入電壓為-10 V時，二極管D5導通，輸出電壓為二極管D5的門限分壓，約為-O．7 V。
1．3 雷達錐掃基準信號采集電路
磁耦合環在錐掃電機的帶動下與基準電壓發電機同步旋轉，耦合圓波導內的磁場，形成高頻調制差信號。在雷達自動跟蹤目標時，若天線電軸偏離目標方向，就會產生誤差信號。該誤差信號為交流信號，其頻率與饋線系統的低頻調制頻率相同。基準電壓發電機輸出的錐掃基準信號同時用作相敏檢波器的電壓基準，對誤差信號進行檢波。檢出的角誤差電壓驅動電機帶動天線跟蹤目標運動。

雷達在實際工作過程中，可能在任意時刻接收到目標回波。因此，若要模擬雷達復合差信號△，必須要確定每一個回波相對于錐掃基準信號的相位。通過設計錐掃基準信號采集電路取出耦合環的相位零時刻，依此來確定每一個回波相對于錐掃基準信號的相位。錐掃基準信號采集電路原理圖如圖4所示。電路選用電壓比較器芯片LM239D，3．3 V電源供電，采用二極管對輸入錐掃基準信號限幅整形。電路的輸出為3．3 V方波信號，周期與輸入信號相同，認為方波上升沿為錐掃基準信號的相位零點。錐掃基準信號采集電路輸出的方波信號接入到控制主板定時器0，將其設置為輸入管腳，使用其脈寬計數及捕獲模式對方波信號進行計數。
1．4 雷達發射機工作頻率的采集電路
雷達模擬器控制主板根據上位機設定的目標模型、運動規律和雷達所處復雜電磁環境進行建模，實時計算出視頻段回波信號，該回波信號經數字上變頻處理得到兩路中頻段的雷達回波信號，再經射頻組件調制到射頻頻段，經過天線輻射出去。因為雷達模擬器最終生成的模擬回波信號在射頻頻段，所以射頻組件在設計時就需要考慮雷達實際發射和接收的一系列過程，確保生成的模擬回波信號在雷達的接收機帶寬內，并且能夠隨著雷達跳頻組合頻率的改變而改變，還要使雷達在每一時刻的工作頻率能在上位機顯示系統顯示。