一种非相参雷达回波信号模拟器的设计

不具备２ 贝 ０ 试条件的情况下， 对雷达后级信号处理机进行 调试或测试。随着数字技术和集成化技术的发展， 雷达
回波信号模拟器本身也在逐渐采用数字方法实现。
较 早 的一 些雷 达数 字 回波 模拟 器 主要采 用模 拟
成所需波形的一种频率合成技术。基 于 Ｄ Ｓ技术 Ｄ 的频率合成器频率分辨率高 ， 频率 、 相位调制方便 ， 转换速度快 ， 且输出波形的相位连续 ， 能够产生任意 波形 。鉴 于 Ｄ Ｓ芯片在控 制 方式 等 方 面不够 灵 活 ， Ｄ 有 时甚 至与 系统 的要求 差 距 还 很 大 。为 此 ， 在很 现
１ 引言
雷达回波模拟器是模 拟技 术和测试技术结合 的产 物。通过模拟器产生的雷达 回波信号能在实际雷达前端
的灵 活性 ， 以采用 编程方 法设 置雷 达信 号参数 ， 可 因 此 可 以实 现多种 类 型 雷达 回波 的模 拟 。Ｄ Ｆ Ｄ Ｓ全 称 为 Ｄｒｃ Ｄｇａ ＦｅｕｎｙＳｎｈｓ 直接数 字频 率 ｉ ｔ ｉｉｌ ｒｑｅｃ ｙｔｅｉ ｅ ｔ ｓ（ 合 成 ）一般 简称 Ｄ Ｓ 是 从相 位 概 念 出发 来直 接 合 ， Ｄ ，
ｄｆｅｅ ｔｅ ｈ ｉｎ ｌＣ ｃ ｉｖ ｄ ｂ ｒ ｌ ｈ ｇｎ ｏ ｕ ｅ ｃ ｏ ｓｇ ａ ａｃ ａｉｎ ｍｏ ｅ ｒｐ ａ ｔｒ ． ｉ ｒ ｎ ｃ ｏ ｓｇ ａ ａ ｂ ａ ｈｅ ｅ ｙ ｍｅ ｙ ｃ ａ ｉｇ ｃ ｍｐ ｔｒｅ ｈ ｉ ｌｃ ｕ ｔｏ ｄ ｌｏ ａ ｍｅｅ ｆ ｎ ｅ ｅ ｎ ｎ ｌ ｌ ｒ ｓ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：ｎ ｎ ｃ ｈ ｒ ｎ ；ｅ ｈｏ ｓｍｕ ａｏ ；ＤＤＳ ｏ ． ｏ ｅ ｅ ｔ ｃ ｉ ｌｔ ｒ
用于产生模拟 目标回波信号的数据及信号的主要参 数 ， 数 主 要 包 括 Ｄ Ｓ的 频 率 、 位 控 制 和 Ｆ Ｇ 参 Ｄ 相 ＰＡ
数据 输 出的延迟 控制 。噪声 数据 可 以预先存 储 或临 时计 算 ， 过数 据生 成传输 至 Ｆ Ｇ 通 Ｐ Ａ。 回波 产生 部 分 主 要 包 括 两 个 功 能 ：Ｐ Ａ 依 照 ＦＧ 命 令 控制 Ｄ Ｓ产 生 目标 回波 信 号 ， 过 Ｄ Ｃ产 生 Ｄ 通 Ａ 噪声 信号 。
外 部激 励
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路 延迟 ， 与另一 路 叠 加后 可 以获 得 分 布较 为 复 杂
的杂波 。该 噪声 不 需要 经 过 低 通 或带 通 滤 波 ， 因为 最 终合成放 大后 会如 同通 过接 收机一 样通 过一 个带 通滤 波器 ， 限定 最终信 号带 宽 。
！
据 数
ｅ ａｅ ｙ Ｄ ｎ ｅ ｅｃ ｎｒｌｏ Ｐ Ａ ｏ Ｓ ｈ ｐ ｈ ｔｏ ａｕ ｅ ｒａ ｅ ｉ ｉ ｔ ｄ ｖ ｒａｉ ｔ ， ｉ ｌ ａｉｎ ｏ ｒ ｔｄ ｂ ＤＳ ｕ ｄ ｒ ｈ ｏ ｔ ｆ Ｇ ｒ Ｐ ｃ ｉ ．Ｔ ｅｍｅｈ ｄ ｆ ｔ ｒｓｇｅ ｔ ｘｂｌ ｙａ ｅｓ ｔ ｉ ｓ ｔ ｏ Ｆ Ｄ ｅ ｌ ｆ ｉ ｎ ｌ ｙ ｍｕ ｔ ｆ ｏ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ Ｎｏ ｃ ｈ ｒ ｎ ｄ ｒ Ｅｃ ｏ Ｓｉ ｎ ｌＳ ｍｕｌ ｔ ｒ ｓｇ ｆ Ａ ｎ－ ｏ ｅ ｅ ｔＲａ ａ ｈ ｇ ａ ｉ ａｏ
Ｈ ａｇＸａ ｕ ｎ Ｌ ａ ｇ Ｌ ｏＨ ｉ ａ ｕ ｎ ｉ￣ ａ ， ｉ ｎ ， ｕ ａ ｈ ｏ Ｋ ｃ
噪声信号一般指高斯分布的 白噪声 。除压制性 噪 声干扰外 ， 一般来说主要 是杂波 ， 由于杂波产生 的机理 不 同， 概率密度 函数和功 率谱各 不相 同， 同时考虑接收 前端 带宽作用 ， 先 由高斯 函数模型产 生宽带数字 一般 噪声 ， 通过带通或低通滤 波器后得到有效噪声 。 对 于模 拟 实 现 中 的噪声 信 号是 无 穷无 尽 ， 数 而 字模 拟模 型 中的 噪声 则是 蒙特 卡洛模 拟 的伪噪声 信 号， 由于存 储量 和资 源 的限定 ， 般 只能产 生一段 并 一
ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｆ ｒｎ ｎ ｃ ｈ ｒ ｎ ｉｎ ｉ ｌ ｔ ｎ ｙ ｕ ｉ ｇ ｔ ｉ ｍｅｈ ｄ， ｃ ｏ ｓ ａ ａ ａ ｃ ｎ ｂ ｂ ａ ｅ ｈ ｏ ｇ ｏ ｕ ａ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｏ — ｏ ｅ ｅ ｔ ｇ ａ ｓ ｓ ｌ ｍｕ ａｉ ．Ｂ ｓ ｓ ｔ ｏ ｅ ｈ ｉ ｌ ｄ ｔ ａ ｅ ｏ ｔ ｉｄ ｔｒ ｕ ｈ ｃ ｍｐ ｔ － ｏ ｎ ｈ ｎ ｇ ｎ
ｔ ｎｂｓｄｏ ｎｗ ｒ ｏ ｐ ｔ ｅｅ ｔｄｔ ｇｔｎ ｒ ａ ｏ ； ｄｉｔ ｅｉ ｅｆ ｑ ｅｃ Ｉ）ｅｈ ｇａ Ｃ ｅｇｎ ｉ ａｅ ｎｋｏ ｎｏ ｍ ｕ ｒ ｎｒ ｅ ｅ ｉ ｏｍ ｔ ｎ ａ ｅ ｄａ ｕｎｙ（Ｆ ｃ ｏ ｉ ｌ ａ ｂ ｅ － ｏ ｃ ｅｇ ａ ｒ ａ ｆ ｉ ｎ ｎｒ ｍ ｔ ｒ ｅ ｓ ｎ ｎ
Ｄ Ｃ转换为模拟信号 ， Ａ 以得到真实的回波信号。该 种方法虽然产生的信号更接近于实际回波 ， 但缺点 是 必须 有大量 的数采 数 据 ， 且 最 为关 键 的是 不 灵 而
活 ， 数修 改 困难 ， 于多 路 输 出 等 问题 ， 参 对 只能 靠 增 加 设备 量来解 决 问题 。 数 字雷 达 回波模拟 器具 有 良好 的稳 定 性和较 强
信 号相 位 的连 续变 化上 。
２ ２ 噪声 模型 ．
合成放大对 目标 回波进行处理 ， 经合成放大最 终输 出 。
３ ２ 工 作 流 程 ．
系统工作流程 如 下 ： 首先 ， 据生 成根 据 用户 设 数 定 的规则或参数 产生模拟 目标 回波信号 数据 文件 ， 根 据模拟 的试验环 境产生干扰信号 衰减量 和延迟 参数 ， 根据重复周期 选取 或生 成 限定 时宽 的噪声 采样 数 据 文件 ； 其次 ， 部控 制信 号输 入 前将 噪声 采 样数 据 在外 和干扰控 制参 数输 出至相 应 Ｆ Ｇ 中； 三 步 ， ＰＡ 第 当外 部控制信号产生 后 ， 按照 固定周期依 次将 回波信 号数 据发送至 Ｆ Ｇ 中 ，Ｐ Ａ按 照控 制信 号 和指 令数 据 ＰＡ ＦＧ
数 据生 成 主要 包 括 人 机界 面 和数 据 生成 软 件 ，
号、 与发射信号相关的干扰信号 、 噪声信号三类。所 以， 建立 合理 回波模 型是 整 个 雷达 回波模 拟器 的关
键性 技术 ， 为此 通过 分析 目标模 型 、 干扰模 型和 噪声
模 型来 确立 回波模 型 。
２ １ 目标 模型 ．
第４ ｌ卷 第 ３期 （ 总第 １ １ ） ６期
２１ ０ ２年 ９月
火控 雷 达 技 术
Ｆ ｒ ｏ ￣ｏ ｄ ｒＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ Ｃｎ ｌ ｅ Ｒａ ａ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
Ｖ １４ ｏ３ Ｓｒ ｓ ６ ） ｏ １Ｎ ． （ ｅ ｅ １ ． ｉ １
Ｓｅ ２ ２ ｐ． ０１
目 回波建立在 目 标 标距离、 相位、 幅度起伏和多 普 勒频率 等参 数基 础上 。一般来 说 ， 离 、 距 相位 和幅 度三者基本相关 ， 多普勒频率与 目标速度有关， 对于 相参 系统 而言 ， 还需 要 考 虑 目标 散 射 中心 和截 面 积
变 化 ， 对于非 相参 雷达 系统 而言 ， 离和 幅度才 是 但 距 主要 考 虑 的关 键性 参 数 ， 普勒 的模 拟 可 以体 现 在 多
一
这里 的干 扰指 的是 近地物体 回波 干扰 和欺骗 性
信号干扰 ， 一般常用有效 目标信号的距离拖引、 速度 拖 引和 角度拖 引 。
３ 实 现 方 式
３ １ 系统 构成 ．
模拟 器 主体构成 如 图 １ 所示 ， 主要 包括 三部分 ： 数据 生成 、 回波 产生 和合 成放大 。
一
种 非 相参 雷 达 回波 信 号 模 拟 器 的设 计
黄小娟 李 康
（ 西安 电子 工程研 究所
雒 海潮
西安 ７００ ） １ １０
【 摘要】 分析雷达回波特性 ， 从非相参信号模拟开始， 出一种雷达回波模 拟器的实现方法。该方 提 法可 以利 用 已知或 计 算机 产 生 的 目标 信 息 运 算 获得 回 波信 号数 据 ， 过 Ｆ Ｇ 或 Ｄ Ｐ芯 片控 制 通 ＰＡ Ｓ Ｄ Ｓ产 生 中频 回波信 号 。这种 方 法具有极 大的灵 活性 和通 用性 ， Ｄ 只要 改 变计 算机 回波 信 号计 算模
收 稿 日期 ：０２—０ ０ ２１ ５— ５
２ 回波 模 型 建 立
雷 达 回波 模 拟 如何 与 实 际 回波 信号 接 近 ， 整 是
作者简介 ： 黄小娟 ， ，９ ８年生 ， 女 １７ 工程师。研究方 向为雷达 系统工程 。
３ ８
火 控 雷 达 技 术
第４ １卷
个模 拟器 设计 的关键 性 问题 。分析各 种雷 达 回波信 号 ， 以发现 回波 主要 由三类信 号组成 ： 可 目标 回波 信
多 工程应 用 上都 采用 现 场 可编 程 门 阵列 （ Ｐ Ａ） Ｆ Ｇ 器 件来 控 制 Ｄ Ｓ 充 分利 用 了 Ｆ Ｇ Ｄ， Ｐ Ａ器 件 可 编程 配 置 的能力 ， 好 的弥 补 了 Ｄ Ｓ芯片 的不 足 。 很 Ｄ
现实法 ， 即在 数采设 备 的帮 助下 ， 试验 信号 进行 采 对 集 存 储 ， 过 Ｆ Ｇ 或 Ｄ Ｐ 控 制 输 出 ， 经 高 速 通 ＰＡ Ｓ 再
生
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干扰 可 以通过 可 控 衰减 和延 迟 有 效信 号 得 到 ， 特别 是近地 干 扰和 传 输多 径 干 扰 可 以有 效 产 生 ， 而 且 同频 同相 干扰 信 号 对信 号 处 理 的影 响最 大 ， 有 可 效 开展对 信号处 理 的测试 和验证 。 ｂ ．数据 传输及 控制
型或参 数 ， 即可 实现不 同回 波信号 的模拟 。
关键词 ： 非相参 ； 回波模拟 器； Ｄ ＤＳ
中图分类号 ：Ｎ ９ １７ ；Ｎ ５ Ｔ １ Ｔ １． １ Ｔ ９ ；Ｐ ５ 文献标志码 ： Ａ 文章编 号 ：０８８５ （０２ ０ －３ －３ １０ —６ ２ ２ １ ） ３０７０
（ ｉ ｎＥ ｅ ｒｎｃＥ ｇｎｅ ｎ ｅｅｒ ｓｔｔ， ｉ ｎ７ ０ ０ ） Ｘ ｌ ｔ ｉ ｎ ｉｅｒ ｇＲ ｓａｃ Ｉ ｔｕ Ｘ １０ ａ ｃｏ ｉ ｈｎｉ ｅ ａ １
Ａｂ ｔａ ｔ：Ｃｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｆｔ ｅ ｒｄ ｒ ｅ ｈ ｓ ａ ａｙ ｅ ｓｒ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｏ ｈ ａ ａ ｃ ｏ ｉ ｎ ｌ ｚ ｄ；ａ ｍｐ ｅ ｎ ａｉｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ａ ａ ｃ ｏ ｓｇ ａ ｉ ｌｔｒ ｉ ｉ ｃ ｎ ｉ ｌｍｅ ｔｔｏ ｔｏ ｆ ａ ｒ ｄ ｅ ｈ ｉｎ ｓｍｕａｏ ｓ ｒ ｌ
且循 环使 用 。
２ ３ 干扰 模型 ．
控制 Ｄ Ｓ Ｄ 工作产生信号； 最后 ， 目 回波信号进行 对 标 处理 ， 与噪声 干扰 合成后放大 ， 中频 模拟信号 。 产生 ３ ３ 关键 性技术 及解 决方 案 ．
ａ 号产生 ．信
信号产生主要分为 目标 回波信号产生 、 杂波及 干扰 产生 。 目 标回波信号由 Ｄ Ｓ Ｄ 直接在中频产生 ， 关键性 的 问题是保 证 在 发 射 触 发 到来 前 Ｄ Ｓ芯 片 及 时 获 Ｄ 得信 号频率 、 相位 和 幅度 的控 制 字 ， 果 Ｐ Ｆ较 高 如 Ｒ 时， 对数据生成模块 （ 一般为 Ｐ ｃ端 ） 要求 的传输速 率高 。为保证信号正常产生， 对于控制 Ｄ Ｓ Ｄ 工作的 Ｆ Ｇ 芯片也 必须 能存 储 较多 的控制 命令 字 。 ＰＡ 对于非 相 参 雷 达 系 统 而 言 ， 般 杂 波 可 以 由 一 Ｄ Ｃ恢 复有 限 时宽采样 的噪 声数 据 ， 对其 功 分 后 Ａ 而