辐射式雷达回波模拟器的设计与实现.pdf

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1、总第242期2014年第8期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringV01．34No．867辐射式雷达回波模拟器的设计与实现+李之海(中国船舶重工集团公司第七二三研究所扬州225001)摘要论述了一种雷达回波模拟器的设计及实现，该系统采用软硬件相结合的方法，通过仿真模型实时解算雷达回波信号，通过硬件电路控制射频信号的实时输出。关键词雷达回波模拟器；射频信号中图分类号TN95DOI：10．3969／j．issnl672—9730．2014．08．019DesignandImplementationoftheRadiation

2、RadarEchoSimulatorLIZhihai(The723InstituteofCSIC，Yangzhou225001)AbstractThispaperdescribesthedesignandimplementationofaradarechosimulator．Thesystemusesthecombina—tionofhardwareandsoftware，thesimulationmodelofthereal-timecalculationofradarechosignal，thereal—timeoutputcontrolR

3、FsignalbyhardwarecircuiLKeyWordsradarechosimulator，RFsignalClassNImberTN951引言雷达是用于检测和定位反射物体，如飞机、舰船、航天飞机、车辆、行人和自然环境的一种电磁系统[1]。近年来，雷达在军事和民用领域的使用越来越广泛，在雷达的研制和调试过程中，需要对雷达性能和指标进行测试。如果这些测试都通过真实目标来实现，则不仅要消耗大量的人力物力，而且对外场条件的要求会很高。雷达回波模拟器是雷达在设计、研制、试验阶段重要的测试手段，因为其具有保密性好、试验费用低、可重复性好等优点，

4、目前已在雷达研制过程中起到了越来越重要的作用。2仿真理论模拟器的设计过程中，主要涉及的雷达信号模拟和雷达目标及干扰模拟的基本数学模型如下：2．1坐标系及坐标变换大地坐标系是建立在一定的大地基准上的用于表达地球表面空间位置及其相对关系的数学参照系‘21。在本模拟器中坐标系采用大地直角坐标系，坐标原点O位于海拔高度为0的大地表面上的一点，X轴定义为过原点切于纬度弧线且指向东；y轴定义为过原点切于经度弧线且指向北极方向；Z轴按右手法则，指向天顶。东图1大地直角坐标系-)以平台坐标系Q—z。Y而为基准，将坐标原点Q到目标的方向定义为径距方向，之间的距离

5、R称为斜距；将斜距在五Y。面内的投影与O。Y。轴之间的夹角A(o。～360。)定义为方向角，顺时针方向为正；将斜距与五Y。面之间的夹角E定义为仰角(或高低角)，向上为正(范围--90。"--90。)，如图1所示。则平台坐标系到雷达球面坐标系之间的关系为IR刮z；+y；+z；JA=arctg(考)’lE—arcsin(√XZ—t丽)雷达球面坐标系到平台坐标系之间的关系为+收稿日期：2014年2月13日，修回日期：2014年3月29日作者简介：李之海，男，工程师，研究方向：雷达和电子战等。68李之海：辐射式雷达回波模拟器的设计与实现总第242期f3

6、5。一R·cosE·sinA

7、。根据雷达及目标参数，利用雷达方程，可计算出模拟器输出的单一脉冲目标回波信号功率为胪蒜躲·10RL叫·P¨(47f)341式中：P丁为雷达脉冲发射功率；Gr为雷达天线增益；L为雷达发射传输损耗；仃为目标雷达平均截面；R为目标至雷达的距离；F为天线方向图传播因子；A为雷达工作波长；r为电磁波大气传播双程衰减

8、因子。在已知经标校后模拟器射频输出信号的最大有效功率和至被试雷达的距离时，对目标回波信号的总衰减值为As一10·log(爱·鑫)式中：p。为模拟器发射机输出的最大功率；Go为模拟器天线增益；P，为计算出的回波信号功率；R。为模拟器至被试雷达的距离。2．3大气传播衰减的模拟对流层内气体分子及水汽凝结物(云、雾、雨等)对电波具有吸收和散射作用，会造成电波的衰减，衰减量与电波工作频率密切相关[5]。在100MHz50GHz频率范围内，大气传播衰减因子可以表示为y—y1+娩4-1'3其中：y。为氧气的衰减因子，以dB／km(双向)为单位；72、托为水蒸

9、气的衰减因子，以dB／km(双向)为单位，在标准温度和标准地面大气压下：)，·一丁l巧F而百溽十西再呖F再而万上Q：Q垒!]l(2—1／2)2+0．0