雷达信号模拟器方案设计报告

1总体技术方案

1.1总体设计概述

雷达信号环境模拟器能够产生各种类型的雷达辐射信号，为XX电子侦察设备的鉴定试验，产生所要求的各种类型的雷达辐射信号，构建既定的复杂雷达信号的电磁环境，以便准确评估雷达侦察设备的技术战术指标和效能。

雷达信号环境模拟器在系统中的地位和作用如下图所示：

图4.1-1 设备在系统中的地位和作用

测评系统主要由被试的雷达侦察设备、雷达信号环境模拟器(5个频段构成)、评测系统软件等设备组成。

1.2总体设计方案

雷达信号环境模拟器的总体组成框图如下图所示：

辐射源数据库用于存储各种雷达和平台的参数(包括真实雷达和虚拟雷达)，通过主控计算机进行读取，辐射源数据可以进行添加、修改和删除等操作。

主控计算机是人机交互的平台，主要完成试验场景描述、试验过程的管理和试验工作状态和参数记录等。试验场景描述首先进行需要模拟的雷达的数量、位置的设定，然后从雷达辐射源库中选取雷达参数，对每部雷达的类型、天线扫描方式、扫描周期、扫描速度、雷达信号的射频频率、脉冲宽度、脉冲重复周期PRI 变化类型等进行配置。主控计算机根据设置的每部雷达的参数，将需要模拟的雷达动态分配给1~5个雷达信号模拟器中的一个，再利用通信接口将相应的雷达参数发送到对应频段的雷达信号模拟器。

各频段的雷达信号模拟器内置的控制DSP ，根据主控计算机传送的雷达信号数量和雷达信号参数数据，按照每部雷达各自的脉冲时序，生成对应的时序控制信号，分配给每个雷达中频信号产生器，产生所需要的雷达中频信号波形数据和中频信号。控制DSP 根据雷达工作频段，控制信号各波段射频模块进行变频和放大，通过天线辐射出去。

各频段的雷达信号模拟器配置有位置和授时接口，用于接收载车提供的GPS/北斗位置和授时信息。在试验过程中记录各频段雷达信号模拟器的当前位置信息，并且以授时时间作为时间基准，按照场景设定的时间要求模拟产生雷达

信号，并且为雷达信号模拟器的信号参数记录打上时间标志。

主控计算机与各频段的雷达模拟器有两种通信方式，一种是以太网/无线通信两种方式，另一种是无线通信方式。在工作过程中通过太网/无线通信方式传送工作命令、参数和状态信息。

2分系统设计

根据雷达信号环境模拟器的总体组成及其特点，将系统分为天线、射频分系统、中频分系统、主控计算机分系统等，分别进行讨论和分析。

射频分系统包括上变频和功率放大器，中频分系统包括中频雷达信号模拟器、嵌入式显示控制器等。

2.1天线的参数和选择

2.1.1天线的主要技术指标

天线是雷达信号环境模拟器的重要部件之一。系统产生的各波段的雷达射频信号，通过空间辐射方式送给被测雷达侦察设备。

天线的主要技术指标要求如下：

●频率范围：0.5~18GHz，26.5~40GHz；

●增益：≥10dBi；

●驻波比：小于2.5；

●阻抗：50Ω。

设计选择后的天线的基本性能指标如下表所示：

表2.1-3 宽带天线的基本参数

从上表可以看出，上述天线可以满足本系统要求。

2.2射频分系统设计

2.2.1射频通道总体组成原理

5个频段的射频通道具有相同的结构。由宽带上变频滤波模块和管理放大

2.2.2 射频分系统控制

按照系统总体对工作频段划分情况，雷达信号环境模拟器工作频率范围被划分为5个频段，每个频道配置一个雷达信号模拟器。在各频段的雷达信号模拟器中，为了实现对输出射频信号频率和功率的控制，设置了通信与控制单元。通信控制单元对内设置频率综合本振的频率和中频衰减器的衰减值，对外采用SPI 接口，与模拟器控制模块交互命令和工作状态。通信控制协议如下图所示：

命令字控制编码8位

16位

0XEF 频率控制码0XED 衰减值控制码

命令字帧结构

0XEE 保留本振频率命令字帧

衰减命令字帧

工作状态命令字帧

通道编号8位

通道编号通道编号通道编号0XEB

工作状态编码

工作状态字帧

通道编号

图2.2-4射频通道的通信控制协议

在工作过程中，模拟器控制模块向各射频通道的通信控制单元发送命令，射频通道的通信控制单元向模拟器控制模块回送工作状态。

射频通道在自检模式下，提供SPI 接口回传自检结果。自检可返回本振频率、衰减器、混频器、输出功率等工作状态。

通信控制协议帧长度为32位（双字），其约定为：

（1）首字节为命令字类型，包括本振频率命令、衰减命令、工作状态命令、工作状态。

（2）第二字节为通道编号，有效值为1~5，代表射频通道的编号。 （3）第三和四字节（16位）为控制码或者状态码。

控制码包括频率控制码和衰减控制码，工作状态编码为射频通道工作状态编码值。工作状态编码值为系统自检使用，编码形式待定。衰减控制码有效值为0~40，单位是dB ，步进值1dB 。频率控制码的有效值各通道不同，单位规定为MHz ，步进值1MHz 。频率控制码采用相对码，其关系如下表所示：

表2.2-5 频率控制码编码

2.3中频分系统设计

2.3.1中频分系统的主要技术指标

按照系统总体指标要求，与中频分系统有关的主要技术指标分配情况如下：

1)中频中心频率：960MHz；

2)中频带宽：250MHz；

2.3.2中频分系统组成

雷达信号环境模拟器有5个工作频段，每个频段的射频信号频率不同。而雷达中频信号产生器的硬件平台采用统一设计的通用平台，产生所需的各频段的雷达中频信号。

通信接口用于嵌入式本地显示控制器与主控计算机之间的网络或者无线通信，接收主控计算机的雷达参数和命令。嵌入式本地显示控制器有两者工作方式，本地方式和远程方式。远程方式受主控计算机控制，本地方式可以独立的设置雷达信号模拟器的参数，控制雷达信号模拟器的工作。

通信与控制DSP的功能之一是通过USB 总线与显示控制器通信，接收雷达工作参数和命令，并且通过SPI总线向波形控制DSP分发雷达参数和工作命令；通信与控制DSP的功能之二是通过SPI总线控制射频分系统的工作参数，包括射频频率和射频功率等参数，同时也接收射频分系统的自检信息通信与控制DSP的功能之三是通过RS232接口接收GPS/北斗模块的定位和授时信息。

每个频段的雷达中频信号产生器有3个模块，每个模块一块板卡。每个模