一種在雷達(dá)平臺上實(shí)現(xiàn)模擬目標(biāo)的方法
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按照電路實(shí)現(xiàn)形式來區(qū)分，目標(biāo)模擬可分為3類：全模擬實(shí)現(xiàn)，全數(shù)字實(shí)現(xiàn)，數(shù)模結(jié)合實(shí)現(xiàn)。全模擬實(shí)現(xiàn)信號易受干擾，調(diào)試?yán)щy；全數(shù)字實(shí)現(xiàn)存儲量巨大，存在量化誤差。所以，數(shù)模結(jié)合成為模擬目標(biāo)的主流電路實(shí)現(xiàn)形式。
目標(biāo)模擬根據(jù)模擬的信號節(jié)點(diǎn)來區(qū)分，可以分為：輻射式與注入式。兩者最根本的區(qū)別在于，前者經(jīng)過天線發(fā)射，而后者不經(jīng)過天線，直接將包含目標(biāo)信息的信號灌回接收系統(tǒng)。注入式模擬信號只受到內(nèi)部熱噪聲影響，信號可重現(xiàn)性良好，所以大部分信號模擬都采用注入方式。注入式目標(biāo)模擬又可分為目標(biāo)基帶信號模擬，中頻視頻信號模擬，高頻信號模擬等。
文中介紹的方案由DSP根據(jù)點(diǎn)跡信息計(jì)算控制量，F(xiàn)PGA產(chǎn)生目標(biāo)基帶信號，利用雷達(dá)原有結(jié)構(gòu)調(diào)制發(fā)射信號。整個(gè)方案可以總結(jié)為“分立結(jié)構(gòu)+數(shù)模結(jié)合+基帶信號模擬”。
1 模擬目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)
1．1 總體結(jié)構(gòu)
圖1所示為某雷達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中虛線框是為實(shí)現(xiàn)模擬功能增加的部件，去掉這些部件即是一不包含模擬功能的常見PD雷達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖。點(diǎn)劃線框是為了實(shí)現(xiàn)模擬目標(biāo)功能需要進(jìn)行控制的部件。
正常工作時(shí)，工作模式轉(zhuǎn)換開關(guān)打到發(fā)射機(jī)端，多普勒調(diào)制開關(guān)短路，120 MHz信號未經(jīng)多普勒調(diào)制，上變頻后脈沖調(diào)制，進(jìn)入發(fā)射機(jī)。接收回波時(shí)，高頻信號經(jīng)接收機(jī)放大，下變頻，由信號處理機(jī)檢測出目標(biāo)信息，送數(shù)據(jù)處理機(jī)，進(jìn)行濾波、預(yù)測、跟蹤。
模擬工作時(shí)，工作模式轉(zhuǎn)換開關(guān)打到接收機(jī)端，信號不經(jīng)過發(fā)射機(jī)直接注入和差網(wǎng)絡(luò)的一端，信號通過和差網(wǎng)格形成幅度幾乎相等的和差兩路信號送接收機(jī)。DSP計(jì)算目標(biāo)信息，并根據(jù)目標(biāo)信息得出各模擬部件的控制量，由FPGA輸出。對原來輸出到脈沖調(diào)制器的調(diào)幅信號和0／π編碼調(diào)相信號延時(shí)輸出，延時(shí)多少根據(jù)目標(biāo)距離信息決定。多普勒調(diào)制開關(guān)斷開，120 MHz信號包含可編程的多普勒信息，上變頻到發(fā)射頻率后交由接收機(jī)處理。雷達(dá)采用S曲線法測角，因此通過控制和，差增益以及數(shù)控移相器來模擬角度信息。
1．2 信號描述
1．2．1 總站同步信號
圖1中信號(1)為脈沖積累周期信號，信號(2)為脈沖重復(fù)周期信號的調(diào)幅信號，信號(3)為編碼調(diào)相信號，三者時(shí)序，如圖2所示。脈沖積累周期由Ⅳ個(gè)脈沖重復(fù)周期和準(zhǔn)備時(shí)間構(gòu)成。編碼調(diào)相信號與脈沖重復(fù)周期信號的調(diào)幅信號同步，信號(6)與信號(10)是信號(2)與信號(3)的輸出信號，用于調(diào)制發(fā)射波形。正常工作時(shí)，信號(6)與信號(10)轉(zhuǎn)自信號(2)與信號(3)，模擬工作時(shí)數(shù)據(jù)處理機(jī)將這兩個(gè)信號根據(jù)目標(biāo)距離延時(shí)后輸出。
1．2．2 模式切換信號
圖1中信號(4)為雷達(dá)工作模式切換開關(guān)，用于控制經(jīng)過脈沖調(diào)制的高頻信號的走向。正常工作時(shí)信號輸出到發(fā)射機(jī)，模擬工作時(shí)信號直接輸出到和差網(wǎng)絡(luò)形成內(nèi)回路。信號(5)為120 MHz開關(guān)，來選擇是否加入速度多普勒信息。模擬時(shí)開關(guān)打開，將多普勒速度調(diào)制到120 MHz上。
1．2．3 模擬目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)
一個(gè)模擬目標(biāo)的參數(shù)包括延時(shí)(距離)，多普勒頻率(速度)，和差兩路信號幅度比(角度)，以及和路信號幅度(雷達(dá)截面積)。
信號(6)為延時(shí)信號，用于模擬目標(biāo)距離。根據(jù)目標(biāo)距離信息，將總站脈沖重復(fù)信號延時(shí)后輸出，延時(shí)為
t=2r／c (1)
其中r為模擬目標(biāo)的距離，將光速c代入式(1)得
t=r／150 (2)
延時(shí)t的單位為μs。同時(shí)延時(shí)的還有圖1中信號(10)，信號(10)是將總站編碼調(diào)制信號延時(shí)后的信號，在時(shí)序上與信號(6)對齊。信號(6)與信號(10)構(gòu)成了脈沖調(diào)制器的輸入，這兩個(gè)信號將調(diào)制載波，輸出到和差網(wǎng)絡(luò)。信號(6)，信號(10)輸出波形及時(shí)序，如圖3所示。
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