基于PXI總線的毫米波雷達(dá)信號(hào)模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊藝東　蘇新彥　高虹　張慧

摘 要：文章設(shè)計(jì)了一個(gè)基于PXI總線的毫米波雷達(dá)信號(hào)模擬器，通過(guò)對(duì)實(shí)際采樣信號(hào)進(jìn)行仿真分析建立毫米波雷達(dá)信號(hào)模型，進(jìn)而模擬實(shí)際環(huán)境中不同頻率范圍、不同參數(shù)特性的毫米波雷達(dá)回波信號(hào)。重點(diǎn)介紹了信號(hào)的仿真模型建立及基于PXI6711板卡的信號(hào)生成。測(cè)試結(jié)果表明，該模擬器具有模擬頻率范圍廣、功能擴(kuò)展性強(qiáng)、方便攜帶等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于雷達(dá)及其相關(guān)測(cè)試平臺(tái)的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：毫米波；PXIe；模擬器；電子對(duì)抗

引言

現(xiàn)代軍事技術(shù)發(fā)展迅速，對(duì)電子裝備尤其雷達(dá)的性能要求不斷提高，雷達(dá)產(chǎn)品的更新頻率不斷加快。因此，需盡可能縮短雷達(dá)系統(tǒng)研制和實(shí)驗(yàn)的周期，同時(shí)還要保證新型雷達(dá)工作頻率大、精度高、能模擬復(fù)雜雷達(dá)信號(hào)等基本要求[1]。

文章針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有雷達(dá)及雷達(dá)模擬器體積較大、功能單一、研制實(shí)驗(yàn)成本較高、效率低下等問(wèn)題[2]，通過(guò)對(duì)實(shí)際雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行仿真并建立函數(shù)模型實(shí)現(xiàn)了一種基于PXI總線工作在毫米波段的雷達(dá)信號(hào)模擬系統(tǒng)[3，4，5]。該系統(tǒng)具有多通道信號(hào)輸出、控制面板簡(jiǎn)單易操作、體積小、便于外場(chǎng)雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)等特點(diǎn)。

1 總體設(shè)計(jì)

毫米波雷達(dá)信號(hào)模擬器的總體設(shè)計(jì)如圖1所示，模擬器主要分為軟件仿真、硬件信號(hào)輸出兩個(gè)單元。軟件仿真主要通過(guò)對(duì)實(shí)際采樣信號(hào)進(jìn)行曲線擬合進(jìn)而得到雷達(dá)信號(hào)的數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)相應(yīng)的算法進(jìn)行軟件模擬；硬件信號(hào)輸出單元主要通過(guò)對(duì)硬件設(shè)備的初始化，通過(guò)PXI總線和SCB-68A連接線將生成的信號(hào)通過(guò)BNC輸出。

2 軟件設(shè)計(jì)

雷達(dá)測(cè)速的基本原理是；目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，通過(guò)頻譜分析可以提取得到運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)頻關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算速度。毫米波雷達(dá)信號(hào)模擬器模擬的信號(hào)是包含周?chē)h(huán)境信息及目標(biāo)信息的雷達(dá)回波信號(hào)[6]。

該模擬器軟件設(shè)計(jì)主要包括毫米波信號(hào)的數(shù)學(xué)模型建立和軟件仿真。毫米波信號(hào)的數(shù)學(xué)模型建立模塊主要通過(guò)MATLAB曲線擬合工具箱對(duì)實(shí)際采集到的有效毫米波信號(hào)進(jìn)行曲線擬合，進(jìn)而得到信號(hào)與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系模型；毫米波信號(hào)的軟件仿真在航天測(cè)控的智能平板電腦通過(guò)Labwindows/CVI軟件實(shí)現(xiàn)，軟件仿真模塊包括前面板的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)函數(shù)的編寫(xiě)，前面板的設(shè)計(jì)主要對(duì)雷達(dá)的各項(xiàng)參數(shù)及信號(hào)輸出進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)的手動(dòng)設(shè)置，驅(qū)動(dòng)函數(shù)的編寫(xiě)主要通過(guò)對(duì)PXI6711板卡的硬件驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)。

3 硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)主要包括智能平板及PXI6711板卡的初始化和SCB-68A與整個(gè)系統(tǒng)的連接進(jìn)而輸出所需的波形。航天測(cè)控公司的AMC58234智能平板有4個(gè)PXI總線的插槽，可同時(shí)插入4塊PXI6711板卡輸出8路雷達(dá)信號(hào)，單路信號(hào)的輸出通過(guò)SCB-68A連接線連接外設(shè)輸出。

4 模擬器測(cè)試

模擬器可以輸出三種信號(hào)線性調(diào)頻信號(hào)、非線性調(diào)頻信號(hào)、毫米波雷達(dá)信號(hào)。線性調(diào)頻信號(hào)如圖2所示，圖中信號(hào)頻率變化為0-2Mhz；毫米波雷達(dá)信號(hào)如圖3所示，軟件根據(jù)用戶輸入的高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度及其他相關(guān)雷達(dá)信號(hào)參數(shù)得到的波形。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章結(jié)合PXI總線，在Labwinows/CVI環(huán)境下有軟件控制完成信號(hào)的建模、仿真、輸出及信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示等功能實(shí)現(xiàn)了信號(hào)模擬器的軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)PXI總線及SCB-68A實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的實(shí)際輸出。該毫米波雷達(dá)信號(hào)模擬器方便快捷、界面操作靈活、便于升級(jí)維護(hù)，可廣泛應(yīng)用于工程測(cè)控實(shí)驗(yàn)中。

參考文獻(xiàn)

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[6]王磊.多頻連續(xù)波雷達(dá)視頻信號(hào)模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2006.