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

雷達系統日趨復雜，種類繁多，系統的設計、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點。雷達目標模擬是雷達系統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進行設備調試和功能檢查。模擬器將雷達發射波形經延遲、幅度相位調制和多普勒頻移等形成模擬目標回波，通過天線發送或直接注入給試驗雷達系統。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、基帶分系統、寬帶分系統、電源控制分配組件和軟件等組成，如圖1所示。微波分系統包括接收組件、發射組件、頻率源組件和電源等。基帶分系統主要由主控計算機、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和微波分系統實現。

寬帶目標模擬主要由基帶分系統控制寬帶分系統實現，如圖2所示。輸出通過微波分系統與窄帶目標信號一起輸出。電源控制分配組件完成系統主電源的控制、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的發射信號、控制信號和參考信號。系統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按照雷達系統發出的模式、參數和觸發信號，分別控制窄帶系統中的雙通道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。