基于DDS的單脈沖體制雷達(dá)目標(biāo)模擬的實(shí)現(xiàn)

摘要 目標(biāo)模擬器可以輔助雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行整機(jī)調(diào)試并幫助進(jìn)行操作培訓(xùn)。利用DDS芯片AD9857設(shè)計(jì)了一種單脈沖體制雷達(dá)的目標(biāo)模擬器。通過數(shù)字交匯技術(shù)將模擬目標(biāo)和雷達(dá)掃描波束進(jìn)行交匯，計(jì)算出DDS芯片的控制參數(shù)。通過DDS芯片直接產(chǎn)生兩路所需的中頻信號，提出利用連續(xù)波校準(zhǔn)和波形存儲技術(shù)，解決差波束正負(fù)號確定的問題。在某雷達(dá)調(diào)試過程中，驗(yàn)證了該目標(biāo)模擬器的有效性。
關(guān)鍵詞 單脈沖；目標(biāo)模擬；比幅測角；和差波束

單脈沖體制雷達(dá)能在一個回波脈沖內(nèi)獲得關(guān)于目標(biāo)位置的全部信息，這使雷達(dá)在工作過程中節(jié)約了大量的時(shí)間和能量，所以得到廣泛應(yīng)用。單脈沖測角方法主要有3種：幅度比較法、相位比較法和幅度相位比較法。目前多數(shù)相控陣?yán)走_(dá)采用的和差波束測角就是一種幅度比較單脈沖測角方法。
在幅度比較單脈沖中，天線接收的目標(biāo)回波信號在和、差支路中形成和、差信號。和波束回波信號主要用于目標(biāo)檢測和作為相位基準(zhǔn)以確定信號正負(fù)，差波束回波信號主要用于測角。為較好地模擬和差波束的幅度以及之間的相位特性，文中通過數(shù)字交匯技術(shù)、連續(xù)波校準(zhǔn)、波形存儲技術(shù)解決和差波束幅度、差波束正負(fù)號確定的問題。在某雷達(dá)調(diào)試過程中，驗(yàn)證了該目標(biāo)模擬器的有效性。

1 實(shí)現(xiàn)過程
1．1 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理器(DSP)，直接數(shù)字合成器(DDS)，可編程邏輯器(FPGA)的體系結(jié)構(gòu)，并配以必要的相關(guān)電路完成。DSP是系統(tǒng)的控制主機(jī)，主要完成目標(biāo)飛行軌跡的建模，目標(biāo)實(shí)時(shí)與雷達(dá)掃描波束的交匯比較，運(yùn)算目標(biāo)回波的幅度、多普勒頻率，形成DDS的控制字；FPGA為Altera公司芯片，主要完成DSP的地址譯碼、通訊接口、存儲雷達(dá)波形、產(chǎn)生DDS串口操作時(shí)序；DDS為AD公司AD9857芯片，用于在雷達(dá)時(shí)序的控制下，將波形數(shù)據(jù)上變頻形成所需的中頻模擬信號。組成框圖如圖1所示。

1．2 工作原理
外部系統(tǒng)將模擬控制命令和雷達(dá)掃描波束通過外部通訊接口輸入FPGA，并產(chǎn)生中斷信號，DSP在這個中斷信號的觸發(fā)下產(chǎn)生硬件中斷，讀取控制命令。當(dāng)DSP收到開始工作命令后，模擬目標(biāo)按照建立的航跡飛行，并與送來的雷達(dá)波束進(jìn)行實(shí)時(shí)交匯和計(jì)算。當(dāng)目標(biāo)與雷達(dá)波束交匯成功時(shí)，計(jì)算交匯的幅度、多普勒頻率、距離等。將算出的數(shù)據(jù)經(jīng)FPGA數(shù)據(jù)鎖存器，DDS時(shí)序模塊，距離延遲器等處理后送至DDS芯片。
在雷達(dá)時(shí)序脈沖信號的控制下，形成動態(tài)目標(biāo)中頻模擬信號送給信號處理器。工作原理如圖2所示。