基于虛擬儀器技術(shù)的雷達(dá)信號模擬器設(shè)計(jì)

摘要：為了解決采用DSP技術(shù)的雷達(dá)模擬器的硬件外圍電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)繁瑣的問題，利用FPGA芯片控制能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)靈活以及LabVIEW語言易于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，采用計(jì)算機(jī)結(jié)合NI公司的PCI－564OR數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡，設(shè)計(jì)了雷達(dá)回波模擬器。利月Matlab仿真出線性調(diào)頻、雜波、干擾等信號數(shù)據(jù)后，通過PCI總線把它們寫入板卡的FPGA中，由FPGA控制時(shí)序，經(jīng) D／A 轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)送出，從而實(shí)現(xiàn)雷達(dá)回波信號的模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該模擬器具有良好的通用性和精確度，并且結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活。該設(shè)計(jì)形式對于今后雷達(dá)信號模擬器模塊化設(shè)計(jì)具有借鑒意義。

　　引言

　　現(xiàn)如今，為雷達(dá)檢測提供回波模擬信號的雷達(dá)回波模擬器層出不窮，而絕大多數(shù)模擬器采用微型計(jì)計(jì)算機(jī)+數(shù)字信號處理器件（DSP）＋數(shù)模轉(zhuǎn)換（D／A） 的方式。這種方法存在兩個(gè)缺點(diǎn)，一是由于DSP的控制力不強(qiáng)，且其外圍的電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜；二是這種設(shè)計(jì)在軟件實(shí)現(xiàn)上是以C語言為主，而用C語言編輯人機(jī)交互界面，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。然而倘若采用微型計(jì)算機(jī)＋可編程邏輯器件（FPGA）＋數(shù)模轉(zhuǎn)換（DA），則可避免上述問題，因此通過計(jì)算機(jī)配合 NI公司的PCl－5640R數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡產(chǎn)生雷達(dá)中頻回渡信號，在這一設(shè)計(jì)中板卡所帶的FPGA 芯片，具有很強(qiáng)的控制能力，設(shè)計(jì)較靈活；同時(shí)，該板卡可以用LabVIEW 編程實(shí)現(xiàn)功能，這種圖形化語言易學(xué)易用，而且有豐富的圖形件，易于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)，可以很好地解決上面兩個(gè)難題。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　該模擬器主要曲計(jì)算機(jī)和PCI－564OR數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡組成，其組成框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組戚框圖

　　計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)通過LabVIEW等語言，對板卡的FPGA芯片編程，并通過驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)PCl－5640R王作。

　　PCl－5640R數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡主要由PCI總線接口、FPGA、數(shù)字上變頻芯片AD9857、數(shù)字下變頻芯片AD6*、存儲(chǔ)器以及觸發(fā)電路組成。FPGA型號為Xilinx Virtex-5 SX95T，有640個(gè)乘法器，它不需要通過Maxplus Ⅱ編程，而直接用LabVIEW編程再編譯即可；AD9857有兩路14 的高性能DAC，內(nèi)部時(shí)鐘達(dá)200 MHz，內(nèi)置數(shù)字上變頻器，單端輸出， 阻抗50Ω；AD6*有兩路l4位高性能ADC，內(nèi)部時(shí)鐘達(dá)100 MHz，內(nèi)置數(shù)字下變頻器，單端輸人，阻抗50Ω。

　　中頻卡在該系統(tǒng)中的主要作用是完成模擬中頻信號的輸出。它可以將主板計(jì)算出的視頻回波數(shù)據(jù)通過高速D／A芯片轉(zhuǎn)換為模擬的視頻信號，也可以利用板卡上的FPGA將田波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，再經(jīng)AD9857將信號正交混頻到中頻后經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換輸出中頻回波。其原理框圖如圖2所示。

圖2 中頻卡原理圖