雷達(dá)半實(shí)物仿真測試平臺的分析與研究

中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所 韓 勇

1 概述

傳統(tǒng)的雷達(dá)測試平臺的建設(shè)是使用部門提出統(tǒng)一要求，委托雷達(dá)研制部門在現(xiàn)役裝備的基礎(chǔ)上，通過對裝備改造實(shí)現(xiàn)對不同類型裝備的信號的模擬與測試分析，進(jìn)而完成雷達(dá)作戰(zhàn)效能評估。采用這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)基礎(chǔ)好，風(fēng)險小。其缺點(diǎn)主要有如下兩個方面。

1)缺乏通用性、靈活性

由于裝備的頻率范圍、工作模式、功能和控制接口都是確定不變的，要實(shí)現(xiàn)多波段內(nèi)不同體制雷達(dá)信號生產(chǎn)、發(fā)射、接收、處理過程幾乎是不可能。

2)難于建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的控制平臺

由于不同部門研制的裝備，其對外控制接口、協(xié)議也不完全相同，要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制和靈活應(yīng)用必須針對每種具體裝備，研制總線控制器，極大限制了基于裝備建設(shè)模式的可行性。

2 測試平臺實(shí)現(xiàn)的功能

1)支持基帶、中頻、射頻各種試驗(yàn)階段信號模擬；

2)靈活的自定義調(diào)制功能，提供任意調(diào)制樣式信號模擬；

3)支持多徑、多普勒、高斯等信道衰落信號模擬；

4)支持相對幅度/相位可控的多載波信號模擬；

5)支持各種信號體制和干擾方式的通信干擾信號模擬。

3 系統(tǒng)平臺的總體設(shè)計

雷達(dá)通用測試平臺采用圖1所示方案，其系統(tǒng)組成包括：矢量信號發(fā)生器、頻譜分析儀、任意波形發(fā)生器、脈沖信號發(fā)生器、基帶信號發(fā)生器、擴(kuò)頻裝置以及放大發(fā)射部分等通用測試儀器和系統(tǒng)控制軟件。通過運(yùn)行軟件來控制所有儀器設(shè)備，復(fù)雜信號由波形生成軟件產(chǎn)生，波形數(shù)據(jù)獲取是通過建立復(fù)雜信號的模型，計算并得到信號波形數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)接口卡將復(fù)雜信號波形數(shù)據(jù)下載到儀器中，再通過信號發(fā)生器中的調(diào)制轉(zhuǎn)換為微波射頻調(diào)制信號。在軟件的控制下，使用任意波形發(fā)生器的高級分割能力，可以動態(tài)改變信號波形而不出現(xiàn)中斷，允許在存儲器中的不同波形片斷任意跳躍。

圖1 通用雷達(dá)通信信號模擬平臺原理框圖

利用高性能的矢量信號發(fā)生器可以模擬復(fù)雜的雷達(dá)信號，先通過波形數(shù)值計算方式模擬信號，建立數(shù)據(jù)域的信號波形；再由DAC和IQ調(diào)制完成，生成基帶信號；將基帶信號在矢量信號發(fā)生器內(nèi)部調(diào)制成射頻微波信號，就完成復(fù)雜雷達(dá)信號的模擬。

信號發(fā)生器已經(jīng)能夠生成各種定制的和基于標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字調(diào)制信號，再調(diào)制到射頻和中頻信號，這些模擬信號可以作為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的測試信號，也可以對通信系統(tǒng)進(jìn)行分析和故障診斷。

4 軟件設(shè)計

軟件采用通用開放式體系結(jié)構(gòu)，以便于進(jìn)行信息共享與交互。模型由一組功能構(gòu)件按層次組成，下層向上層提供服務(wù)，各個層次的功能服務(wù)、接口與數(shù)據(jù)信息均應(yīng)基于公開可得且被認(rèn)可的商業(yè)規(guī)范。如下圖2所示。

圖2 體系結(jié)構(gòu)的功能模式

平臺軟件二次開發(fā)可通過增加測試設(shè)備和軟件模塊，引進(jìn)第三方設(shè)計仿真軟件，將仿真軟件嵌入到軟件平臺中，使測試和仿真結(jié)合在一起。確定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸格式，實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)的互相兼容，在仿真中可引用實(shí)際測試數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，將得到更真實(shí)的仿真結(jié)果，也可將仿真數(shù)據(jù)下載到儀器設(shè)備中，對仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，調(diào)整設(shè)計方案，使實(shí)際設(shè)計電路更接近仿真結(jié)果。

5 結(jié)束語

通用雷達(dá)半實(shí)物仿真測試平臺采用一套寬帶、開放的軟硬件平臺，可以單獨(dú)使用，也可在軟件控制下，實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)基本參數(shù)的模擬和測試。并最終實(shí)現(xiàn)特定雷達(dá)的半實(shí)物仿真測試?？梢越鉀Q傳統(tǒng)需要多套專用設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)的多種雷達(dá)信號的模擬難題，提高系統(tǒng)的通用性。

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