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          基于LabVIEW與Matlab混合編程的雷達(dá)回波起伏特性模

          作者: 時間:2012-01-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          l引 言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/186975.htm

            近年來隨著電子技術(shù)和計算機數(shù)字模擬技術(shù)的飛速發(fā)展,雷達(dá)模擬方式以其經(jīng)濟、靈活和逼真等特點逐漸成為雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計、分析和性能測試過程中不可或缺的手段,廣泛用于對雷達(dá)分系統(tǒng)的調(diào)試、性能評價,雷達(dá)前端不具備的條件下對系統(tǒng)后級進(jìn)行分析調(diào)試以及對雷達(dá)整機性能和指標(biāo)的檢驗等方面。但目前對雷達(dá)回波起性的模擬一般是基于專用雷達(dá)模擬器的,而利用通用儀器研究回波起性還不多見。

            虛擬儀器技術(shù)是現(xiàn)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)和測量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,代表了現(xiàn)代測試技術(shù)和儀器技術(shù)的發(fā)展方向[1]。圖形化虛擬儀器編程軟件Lab VIEW自身功能強大,環(huán)境友善,他在測試與測量、過程控制與處理、科學(xué)研究和分析等方面有廣泛的應(yīng)用。但是,對于一些需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)運算處理的復(fù)雜應(yīng)用,顯得有些力不從心[2,3]。而具有很強的工程計算功能,已成為應(yīng)用學(xué)科中的計算機輔助分析、設(shè)計、仿真等不可缺少的基礎(chǔ)軟件[4]。

            Agilent E8267D,E4438C,E443XB等系列矢量信號發(fā)生器允許用戶利用軟件編寫波形文件,然后通過Agilent DownloadAssistant程序?qū)⒃摬ㄐ挝募螺d到信號發(fā)生器中[5],并調(diào)制載波,在觸發(fā)信號的控制下傳輸調(diào)制信號。

            因此,可以利用上述通用儀器的特性在軟件平臺上與相結(jié)合來模擬Swerling Ⅰ、Ⅱ型起伏信號。

            2硬 件

            圖1為硬件組成,利用Matlab軟件建立雷達(dá)回波起伏模型,然后通過Agilent Download Assistant程序?qū)atlab產(chǎn)生的I/Q數(shù)字波形經(jīng)GPIB總線送入到通用儀器的任意波形發(fā)生器存儲器中,選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)源、觸發(fā)類型來觸發(fā)波形文件,從而可以得到RF輸出。

            由于雷達(dá)的工作頻率較高,如果將E8267D的頻率設(shè)為雷達(dá)工作頻率,則E8267D的RF輸出信號雖可使雷達(dá)工作,但無法在示波器上觀察。因此為了觀察的方便,將雷達(dá)的同步脈沖信號接到。E8267D的PATTEN TRIG IN接口,作為信號發(fā)生器的外部觸發(fā)信號。將信號發(fā)生器的頻率設(shè)小些,即可在示波器上觀察RF輸出信號。

          硬件組成

            3軟 件

            3.1 Swerling Ⅰ,Ⅱ型起伏數(shù)學(xué)模型

            Swerling Ⅰ,Ⅱ型起伏是指回波幅度分別按瑞利分布作一致起伏和獨立起伏,其概率密度函數(shù)如式(1)所示。他們間的差別僅是幅度起伏速度的不同。
          概率密度函數(shù)

            其中,y為服從0~1均勻分布的隨機變量。由式(2)即可得到幅度服從瑞利分布的序列。

            3.2 Lab VIEW與Matlab通信接口

            Lab VIEW提供了Matlab Script節(jié)點和ActiveX函數(shù)模板使與Matlab之間能夠進(jìn)行通信。

            Matlab Script節(jié)點具有多輸入、多輸出的特點。在節(jié)點中,用戶可以編輯Matlab程序,也可以直接調(diào)入已經(jīng)存在的Matlab程序,并在Lab VIEW環(huán)境下運行[3],因此快捷方便。

            對于ActiveX函數(shù)模板,用戶可以在Lab VIEW中使用引用(Refnum,也稱參考)作為某個對象(文件、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)連接)的惟一標(biāo)志符。由于引用是指向某一對象(如Matlab文件)的臨時指針,因此他僅在對象被打開時有效,一旦對象被關(guān)閉,Lab VIEW就會自動斷開連接[4]。

            由于通過Matlab Script節(jié)點進(jìn)行通信比較易于實現(xiàn),因此本文使用該接口。

          3.3起伏包絡(luò)

            設(shè)定E8267D中的任意波形發(fā)生器的時鐘頻率smplclk為l00.MHz。脈沖包絡(luò)波形內(nèi)的每一點將占據(jù)1/smplclk或10 ns時間[5]。設(shè)n為脈沖上升、工作、下降或切斷數(shù)組中的點數(shù),則脈沖相應(yīng)的時間為,n*10 ns。用戶可以根據(jù)下面的命令來計算脈沖寬度和脈沖重復(fù)周期。只要選擇合適的n值就可以得到所需寬度、重復(fù)周期的脈沖。
          公式

            圖2為利用Matlab Script節(jié)點產(chǎn)生單脈沖包絡(luò)的程序。其中脈沖包絡(luò)的幅度A根據(jù)前面產(chǎn)生瑞利分布序列的原理得到。

          單脈沖包絡(luò)的程序



          設(shè)非相干積累數(shù)為N,則在一個觀測時間內(nèi),對于Swerling I型回波信號,其N個序列的幅度A均取同一值;在另一個觀測時間,A的值是獨立的。對于Swerling Ⅱ型回波信號,每個觀測時間內(nèi),A的值是獨立。

            3.4 下載起伏波形

            Agilent公司開發(fā)出的Download Assistant程序可以在公司網(wǎng)站上免費下載。他將Matlab的關(guān)鍵詞添加到數(shù)據(jù)控制程序上,并將數(shù)據(jù)數(shù)組經(jīng)公共GPIB接口卡送人信號發(fā)生器[5]。因此,利用該程序很容易將Matlab波形文件傳輸?shù)紼8267D中。他們實際上是一些Matlab子程序,可以在主程序中調(diào)用他們,以實現(xiàn)對儀器的控制。

            E8267D提供了4種觸發(fā)模式,在這里選擇SegmentAdvance→Single。將每個單脈沖存儲為一個波形段(Seg-ment),再將波形段組合成序列(Sequence)。若選擇觸發(fā)極性為正,關(guān)閉觸發(fā)延遲,則在每個同步脈沖的上升沿到來時會有一個起伏脈沖輸出。下面為部分SCPI命令[7]。
          公式

          負(fù)離子發(fā)生器相關(guān)文章:負(fù)離子發(fā)生器原理
          矢量控制相關(guān)文章:矢量控制原理

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