基于先進(jìn)儀器的雷達(dá)信號(hào)模擬系統(tǒng)的研究

司翰 陳丁

摘 要：由于當(dāng)今雷達(dá)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的測(cè)試手段已經(jīng)不能滿足目前雷達(dá)測(cè)試需求。為了解決此問題，提出一套基于Agilent系列先進(jìn)儀器的雷達(dá)信號(hào)模擬系統(tǒng)，主要由N8241A寬帶任意波形發(fā)生器、E8267D矢量信號(hào)發(fā)生器、N9030A矢量信號(hào)分析所組成。經(jīng)試驗(yàn)可知：該系統(tǒng)可以產(chǎn)生高精度、高品質(zhì)的基帶/中頻/射頻的多體制雷達(dá)信號(hào)，完全滿足雷達(dá)總站及分系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真與驗(yàn)收工作的要求。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；測(cè)試儀器；信號(hào)模擬；信號(hào)分析

為了滿足當(dāng)今軍事應(yīng)用需求中對(duì)探測(cè)目標(biāo)的距離分辯能力與識(shí)別能力的不提高，雷達(dá)系統(tǒng)的功能指標(biāo)也不斷提升。雷達(dá)是包含微波電路，數(shù)字電路，時(shí)鐘電路和光電路的復(fù)雜系統(tǒng)。傳統(tǒng)的測(cè)試手段顯然已經(jīng)不能滿足雷達(dá)測(cè)試需求，文中提提出了一套通用性強(qiáng)、高性能、高性價(jià)比的基于Agilent系列先進(jìn)儀器的雷達(dá)信號(hào)模擬與分析系統(tǒng)。

1 雷達(dá)信號(hào)模擬/分析系統(tǒng)的作用

在雷達(dá)設(shè)計(jì)、調(diào)試、級(jí)驗(yàn)收過程，其信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理、中頻接收、TR組件、天饋系統(tǒng)等均需要提供相應(yīng)的基帶信號(hào)、中頻及射頻激勵(lì)和雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行性能測(cè)試和驗(yàn)證。此外，該系統(tǒng)盡可能接近理想指標(biāo)激勵(lì)信號(hào)或雷達(dá)信號(hào)對(duì)雷達(dá)各分系統(tǒng)或總站進(jìn)行功能性驗(yàn)證。[1]

1.1 雷達(dá)系統(tǒng)的常見激勵(lì)信號(hào)

雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)試需要的激勵(lì)信號(hào)，主要有正弦信號(hào)、調(diào)制信號(hào)、失真信號(hào)、基帶信號(hào)燈。其作用是正弦信號(hào)替代系統(tǒng)本振，ADC等電路性能測(cè)試；調(diào)制信號(hào)和失真信號(hào)進(jìn)行測(cè)試接收機(jī)或關(guān)鍵部件性能；基帶信號(hào)測(cè)試模擬或數(shù)字基帶電路性。

1.2 常見各體制的雷達(dá)信號(hào)

常見體制雷達(dá)信號(hào)有簡單脈沖信號(hào)、連續(xù)波信號(hào)、脈沖壓縮信號(hào)、脈沖編碼信號(hào)等。簡單脈沖信號(hào)的特點(diǎn)是載波頻率，重復(fù)周期和脈沖寬度固定或慢速變化，是最常見的雷達(dá)信號(hào)；連續(xù)波信號(hào)也稱時(shí)間連續(xù)信號(hào)。包含單頻連續(xù)波信號(hào)，多頻連續(xù)波信號(hào)，調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)和二相編碼連續(xù)波信號(hào)；脈沖壓縮信號(hào)具備很大的時(shí)寬帶寬積。包含線性調(diào)頻，非線性調(diào)頻信號(hào)，二相編碼信號(hào)，多相編碼信號(hào)和頻率編碼信號(hào)[2]。

2 雷達(dá)信號(hào)模擬/分析系統(tǒng)組成

雷達(dá)信號(hào)模擬/分析系統(tǒng)主要有PC機(jī)（波形生產(chǎn)軟件）、N8241A寬帶任意波發(fā)生器、E8267D矢量信號(hào)發(fā)生器及N9030A矢量信號(hào)分析儀（含矢量信號(hào)分析軟件）。

操作者在PC機(jī)上完成調(diào)用信號(hào)庫文件，根據(jù)測(cè)試要求對(duì)信號(hào)頻率，時(shí)間標(biāo)識(shí)等進(jìn)行配置，定義型號(hào)任務(wù)測(cè)試模式控制儀表和數(shù)據(jù)下載等工作，有波形生成軟件通過網(wǎng)線控制調(diào)配其他儀器完成信號(hào)模擬與分析工作。

2.1 基帶信號(hào)模塊

N8241A高性能寬帶任意波發(fā)生器根據(jù)PC中波形生成軟件生成數(shù)據(jù)，產(chǎn)生兩路I、Q基帶信號(hào)。該設(shè)備具有15Bit，1.25G采樣DAC電路每個(gè)儀表內(nèi)置兩個(gè)DAC雜波抑制性能高、高相位噪聲性能、低噪聲。

2.2 信號(hào)調(diào)制模塊

E8267D矢量信號(hào)發(fā)生器將N8241A任意波發(fā)生器輸出的兩路I、Q信號(hào)進(jìn)行調(diào)制最終生成用戶所需的雷達(dá)激勵(lì)信號(hào)或雷達(dá)信號(hào)。E8267D提供寬帶IQ調(diào)制能力，輸出頻率：20G/40G，調(diào)制帶寬為1GHz，系統(tǒng)基帶時(shí)鐘和本振參考與被測(cè)相參。

2.3 信號(hào)校驗(yàn)?zāi)K

生成的雷達(dá)激勵(lì)信號(hào)或雷達(dá)信號(hào)輸入至N9030A矢量信號(hào)分析儀進(jìn)行校驗(yàn)，經(jīng)過該儀器內(nèi)部矢量信號(hào)分析軟件分析后校驗(yàn)值傳輸至PC機(jī)中，波形生成軟件根據(jù)校驗(yàn)值對(duì)波形進(jìn)行修正直至到達(dá)最佳狀態(tài)。N9030A信號(hào)分析儀具有高精度、高速度的特點(diǎn)，140 MHz帶寬內(nèi)可以達(dá)到75 dB的無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR），與傳統(tǒng)分析儀相比，可以減少30%到70%的測(cè)試時(shí)間。

3 信號(hào)生成與分析軟件

安裝在PC中的pulse Building軟件完成雷達(dá)波形生成工作，該直觀的用戶界面，輕松使用指導(dǎo)創(chuàng)建信號(hào)波形庫，包含對(duì)信號(hào)脈沖和序列參數(shù)的控制完整的雷達(dá)調(diào)制信號(hào)格式構(gòu)建定制脈沖波形，對(duì)脈沖內(nèi)信號(hào)幅度，頻率和相位的控制·通過頻譜儀測(cè)試進(jìn)行新校準(zhǔn)，應(yīng)用基帶預(yù)失真，改善鏡頻抑制，優(yōu)化寬帶調(diào)制信號(hào)的頻譜特性。內(nèi)置在N9030A中的89600矢量信號(hào)分析軟件完成頻譜參數(shù)、頻率誤差、調(diào)制誤差、輸出功率計(jì)功率統(tǒng)計(jì)等工作，為雷達(dá)波形修正提供校驗(yàn)值[3]。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)可產(chǎn)生高達(dá)20GHz，帶寬達(dá)1GHz生成多種體制復(fù)雜的雷達(dá)信號(hào)及雷達(dá)激勵(lì)信號(hào)。所生成信號(hào)具有高品質(zhì)、高精度的特點(diǎn)可對(duì)雷達(dá)信號(hào)處理主要環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，完全滿足雷達(dá)總站及分系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真與驗(yàn)收工作的要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1]楊萬海.雷達(dá)系統(tǒng)建模與仿真[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

[2]李承志，李煒.雷達(dá)仿真系統(tǒng)場(chǎng)景生成模塊設(shè)計(jì)[J].火控雷達(dá)技術(shù)，2012，41（3）：18-21.

[3]陳丁，王放，李婷婷，等.通用雷達(dá)信號(hào)場(chǎng)景系統(tǒng)的研制[J].電子科技，2014，27（6）：66轉(zhuǎn)71.