基于SystemVue的PD雷達對抗仿真系統(tǒng)設(shè)計

摘 要： 為了深入分析PD雷達對抗試驗現(xiàn)象，獲取各種對抗條件下對PD雷達信號處理鏈路的響應特性，利用SystemVue系統(tǒng)仿真軟件和Matlab協(xié)同建模仿真，搭建了一套包含回波信號生成、干擾信號生成、天線特性模擬、雜波特性模擬、接收機、模數(shù)轉(zhuǎn)換、MTD處理、CFAR檢測等模塊組成的PD雷達對抗仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了高效、靈活、直觀的仿真方式。通過脈沖干擾信號的仿真測試表明，系統(tǒng)具備了開展不同對抗條件下鏈路響應特性研究的能力，為PD雷達對抗試驗評估提供了有力支撐。

關(guān)鍵詞： PD雷達； 電磁脈沖干擾； SystemVue； 對抗試驗

中圖分類號： TN97?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）21?0044?03

Design of PD radar countermeasure simulation system based on SystemVue

WU Ruowu， XU Xiong， HAN Hui， ZENG Yonghu， WANG Liandong

（State Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment Effects on Electronics and Information System， Luoyang 471003， China）

Abstract： To deeply analyze the experiment phenomenon of PD radar countermeasure， and acquire the response characteristic of PD radar signal processing link under different confrontation conditions， a set PD radar countermeasure simulation system composed of echo signal generation module， interference signal generation module， antenna characteristic simulation module， clutter characteristic simulation module， receiver module， A/D conversion module， MTD processing module and CFAR detection module was constructed by means of system simulation software SystemVue and Matlab for collaborative modeling and simulation. The system provides an efficient， flexible and intuitive simulation mode. The results of pulse interference signal simulation test show that the system has the ability to study the link response characteristic under different confrontation conditions， and provides a powerful support for the assessment of PD radar countermeasure test.

Keywords： pulsed Doppler radar； electromagnetic pulse interference； SystemVue； countermeasure test

0 引 言

脈沖多普勒雷達[1?3]因其具有高速度分辨率、抑制雜波能力強等特點，已經(jīng)被越來越廣泛地應用在機載預警雷達、機載和地面火力控制雷達、彈載制導雷達等方面，脈沖多普勒雷達的使用極大地提高了軍事裝備的作戰(zhàn)性能。與此同時，伴隨著脈沖多普勒雷達的廣泛使用以及電子對抗技術(shù)的發(fā)展，針對脈沖多普勒體制的對抗干擾技術(shù)也在不斷發(fā)展，此時提高脈沖多普勒雷達在特定干擾對抗和多電磁環(huán)境要素[4?6]影響條件下的抗干擾能力成為制約軍事裝備作戰(zhàn)能力提高的關(guān)鍵因素。

為了提高脈沖多普勒雷達的抗干擾能力，建立了一個脈沖多普勒雷達信號處理仿真系統(tǒng)。研究在干擾條件下對其信號處理鏈路的影響，分析其對各處理環(huán)節(jié)影響的特性，為進行相關(guān)電子抗干擾技術(shù)提供幫助。SystemVue[7?9]是一款專為電子系統(tǒng)級設(shè)計的EDA產(chǎn)品，它可以進行真正的射頻鏈路仿真，支持射頻系統(tǒng)鏈路與數(shù)字信號處理單元協(xié)同仿真，其作為專用的ESL設(shè)計和信號處理算法開發(fā)平臺，可以替代通用的數(shù)字、模擬和數(shù)學仿真環(huán)境。本文結(jié)合實際的電磁脈沖干擾試驗的仿真需求，選取SystemVue設(shè)計軟件構(gòu)建了一套電磁脈沖特性分析用的脈沖多普勒雷達仿真系統(tǒng)。

1 模型設(shè)計

1.1 模型構(gòu)建

一個采用二級變頻超外差體制的典型PD雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其主要組成包含變頻濾波模塊、功率放大器、收發(fā)開關(guān)、天線、零中頻正交解調(diào)器以及相應的視頻信號處理系統(tǒng)。上述PD雷達系統(tǒng)加上實際目標、干擾以及信號傳播特性，構(gòu)成了PD雷達特性分析系統(tǒng)的物理模型。

本文設(shè)計PD雷達特性分析系統(tǒng)是在圖1所示物理模型的基礎(chǔ)上進行數(shù)學行為級模型的建立，根據(jù)設(shè)計需要，把行為級模型分為干擾信號、目標回波型號、接收處理三個基本單元，同時為了滿足特性分析的需要在各單元關(guān)鍵信號節(jié)點處加入了測試分析節(jié)點。整個特性分析仿真模型如圖2所示。

系統(tǒng)主要針對多普勒帶寬內(nèi)受到速度、距離欺騙干擾和受到高能電磁脈沖壓制的情況下，接收機各信息鏈路節(jié)點的特性變化情況。如圖2所示，電磁脈沖信號經(jīng)過發(fā)射機、天線、雜波和目標信息模塊后進入到接收處理模塊。速度和距離干擾部分的仿真模型圖如圖3所示。信號生成模塊可結(jié)合實際需求從系統(tǒng)庫或者存儲的波形文件中調(diào)用。與實際仿真的PD雷達模型相對應，發(fā)射機選取了兩級上變頻到射頻的結(jié)構(gòu)。經(jīng)天線模塊出來的射頻信號調(diào)制速度信息和雜波信息后進入到接收機部分。目標回波信號和干擾信號經(jīng)接收機兩級下變頻，在視頻進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后再進入到多普勒濾波器組，之后再進行CFAR和視頻積累處理。

1.2 仿真參數(shù)設(shè)置

SystemVue仿真環(huán)境是建立在數(shù)據(jù)流計算的基礎(chǔ)上的，數(shù)據(jù)流分析引擎是數(shù)據(jù)流仿真的核心，任意一個SystemVue仿真系統(tǒng)執(zhí)行之前，都需要根據(jù)數(shù)據(jù)流特點為其配備相應的分析引擎，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流分析設(shè)置圖如圖4所示。它包含數(shù)據(jù)分析開始和結(jié)束時間設(shè)置，系統(tǒng)采樣率、采樣點數(shù)以及頻率分辨率等內(nèi)容。

2 模型功能測試

在建立了PD雷達特性分析系統(tǒng)仿真模型之后，需要對其功能進行驗證。本文通過驗證系統(tǒng)建立的頻譜測試節(jié)點和數(shù)據(jù)測試節(jié)點輸出實現(xiàn)驗證過程。設(shè)定電磁脈沖信號重頻為10 kHz，脈寬為500 ns，干擾信號的重頻為5 kHz，脈寬為500 ns，觀測接收機中頻輸出的頻譜。無干擾和有干擾情況接收機中頻檢測到的頻譜圖如圖5和圖6所示。

多普勒濾波器組和CFAR數(shù)據(jù)處理后的輸出是整個PD雷達系統(tǒng)的核心內(nèi)容。未做雜波處理的條件下，目標多普勒頻率為8 000 Hz，距離為1 600時的距離?多普勒速度圖和CFAR檢測輸出圖，如圖7所示。

加入干擾的情況下多普勒濾波器組處理輸出，如圖8所示。

3 結(jié) 語

本文針對實際PD雷達電磁脈沖干擾試驗仿真分析需求，利用SystemVue搭建了一套用于PD雷達電磁脈沖特性分析的仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)由信號和干擾、射頻發(fā)射接收、天線、雜波及目標和干擾回波生成、MTD處理和顯示、CFAR檢測等模塊組成。通過對搭建系統(tǒng)各關(guān)鍵輸出節(jié)點的測試，系統(tǒng)具備了典型PD雷達系統(tǒng)仿真模擬的能力，可進行不同對抗條件下的PD雷達電磁脈沖干擾特性分析實驗。

參考文獻

[1] 張弓.PD雷達信號處理若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學，2002.

[2] 張明友，汪學剛.雷達系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[3] 丁鷺飛，耿富錄，陳建春.雷達原理[M].4版.北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[4] 何立萍.戰(zhàn)場電磁環(huán)境及其對導彈武器裝備的威脅[J].航天電子對抗，2009（1）：1?3.

[5] 張軍，付強，肖懷鐵.脈沖多普勒雷達對運動目標回波信號的檢測[J].國防科學技術(shù)大學學報，2001，23（5）：54?58.

[6] 聶皞，汪連棟，曾勇虎，等.電子信息系統(tǒng)復雜電磁環(huán)境效應[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013.

[7] 徐超明.基于SystemView的無線通信系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（3）：61?64.

[8] 孫屹.SystemView通信仿真開發(fā)手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.

[9] 劉德春，廖文果.基于SystemView的信號與系統(tǒng)實驗平臺建設(shè)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（18）：5?8.