七通道雷达方向回波仿真器之软件设计与开发

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1、七通道雷达方向回波仿真器之软件设计与开发1绪论1.1研究背景意义雷达的原意是无线电探测与测距，即用无线电的方法探测目标并测量目标的位置信息。随着军事技术和信息技术的飞速发展，雷达的性能在不断的提高，雷达不但能够测量目标的位置信息包括目标的距离、方位角和俯仰角，而且能够测量出目标的速度。现代雷达无论在民用方面还是在军用方面都得到了越来越广泛的运用。在研制雷达的过程中，需要通过多次实验来检测雷达的性能。通常而言，对雷达进行外场实验一般采用飞行器作为工具，进行实际飞行从而得到测试数据，但是这样极大地浪费了人力财力，不利于现代雷达的研制。雷达目标

2、回波模拟器就是为了满足雷达在研制过程中调试以及测试的需求而产生的。它具有投资小、周期短的特点，已成为当今雷达系统的研制过程中是不可缺少的试验设备。雷达目标回波模拟器是将系统模拟与雷达结合而成的产物，模拟的对象是目标及其环境，而其结果就是雷达回波信号。实际上，这些雷达目标回波信号可以认为是雷达本身发射的电磁波在照射到目标，受到目标调制后的波形，主要体现在三个方面：1.时延信息，它主要反映的是目标和雷达之间的距离；2.回波强度，它与很多因素都是相关的，比如目标距离、大气衰减、目标的RCS、天线方向图等；3.多普勒频移，它主要反映的是目标相对于

3、雷达的径向速度信息。雷达目标回波模拟器模拟产生目标回波信号的主要步骤是基于准确的多目标回波模型，利用软硬件设备按雷达时序节拍产生模拟的回波数据，送给雷达用于调试、测试和性能评估。雷达目标回波模拟器分为微波输出的雷达目标回波模拟器、中频输出的雷达目标回波模拟器和零中频输出的雷达目标回波模拟器。中频输出的雷达目标回波模拟器和零中频输出的雷达目标回波模拟器用于雷达模数变换及之后的信号处理、数据处理和终端显示控制的调试、测试和性能评估。微波输出的雷达目标回波模拟器用于雷达整机调试、测试和性能评估，包括前端收发支路、模数变换、信号处理、数据处理和终

4、端显示控制等。釆用雷达目标回波模拟器技术，可以缩短雷达的调试周期，减少雷达的研制费用等。近些年来，对雷达的深入研究使得雷达系统趋于多元化、多任务、多功能。很多研究所、高校已经意识到雷达目标回波模拟器对于研制雷达系统的重要性，都在进行相关的研制工作。本文主要工作背景为某雷达信号处理板项目，根据项目的实际要求，负责研制一种七通道雷达目标回波模拟器，具体讨论了该目标模拟器的实现方案以及后续的软件设计。本文主要采用DDS数字合成技术产生模拟的回波信号，很好地达到了雷达目标回波模拟器高频谱纯度，高频率稳定度的要求。1.2研究现状和发展世界上最早出现

5、的雷达目标模拟器其实是一种声学模拟器，它的工作原理是利用水箱和压电传感器设计实现雷达信号的发射、延时、反射与接收等功能。在此之后，随着科学技术的发展，计算机科学和数字集成电路等方面的先进技术相继出现，雷达目标模拟技术也由此取得了突飞猛进的发展。如今在美国已超过两百多家公司在同时研制模拟器，每年耗费十多亿美元，美国国防部下属海陆空三军都相继成立了人机环境研究所，主要目的就是从事试制军用训练模拟器的研制工作。在欧洲，一些发达国家都普遍使用着雷达目标回波模拟器。我国在七十年代诞生了第一台雷达模拟器，九十年代掀起研制各类雷达目标模拟器的热潮。经过

6、二十多年的发展我国已研制出各种适用于空中、地面和海上各种目标实施警戒、侦察、跟踪、校对和雷达对抗等任务的雷达的各种模拟器材。随着高性能雷达不断地出现，对雷达目标模拟器的要求也越来越高，主要体现在几个方面⑴。雷达目标模拟器向数字化发展。实现目标模拟的方法主要途径有四种：数字射频存储器、DDS技术、光纤延时线以及全数字模拟器。全数字模拟器由于其体积小、设计灵活以及可以通过修改软件重新配置的优点而得到了长足的发展。从视频发展到中频。受到电子技术水平的限制，传统的雷达信号处理都是在视频进行。随着高性能采样芯片的出现和高速传输存储技术的完善，雷达信

7、号处理机可以实现中频采样存储以及中频处理。雷达的中频信号处理可以得到比视频处理更加优异的性能，这要求雷达目标模拟器可以输出中频回波信号。单通道发展到多通道。早去的雷达多是单通道的，其功能也很简单，就是提供目标的预警；现代的雷达大多采用了相控阵技术，功能包括预警、跟踪、引导等多种功能。相控阵雷达的信号处理性能高检测必然需要多通道的雷达目标模拟器的支撑。可以精确的仿真目标已经周围环境特性。雷达的回波数据中包括了目标信息、干扰、噪声、杂波等。雷达目标模拟器为了精确仿真雷达使劲工作中的回波数据，就需要针对不同环境下的载波、噪声以及干扰进行建模，这

8、涉及到了众多杂波产生以及处理的理论。2系统总体方案2.1引言本文设计七通道雷达目标回波模拟器采用了自顶向下的系统设计方法。首要工作是分析任务的需求，确定系统的工作原理并给出设计方案，然后对其工