雷達模擬器與雷達的接口電路設計

旋轉變壓器的激磁電壓用來(lái)作為峰值采樣的觸發(fā)信號。由于激磁電壓幅值大于單片機內部比較器的驅動(dòng)電壓，利用二極管的限幅作用，將激磁電壓信號整形成近似方波信號，然后利用電阻對信號進(jìn)行分壓，確保采樣觸發(fā)信號在比較器能夠承受的外部驅動(dòng)電壓范圍(-0．25～+0．25 V)內，電路如圖2所示。激磁信號在基準信號形成電路的作用下生成基準信號送單片機比較器的入口，比較器在基準信號上升沿產(chǎn)生中斷，在中斷中使能單片機的A／D口，將軸角信號調理電路調理過(guò)的天線(xiàn)方位角信號轉化為數字信號。在整個(gè)單片機程序控制下電路完成了雷達天線(xiàn)角度信息的數字化，并經(jīng)過(guò)串行通信電路傳輸到模擬器控制主板。
1．2 雷達主脈沖信號采集電路
雷達系統中的定時(shí)控制系統提供雷達正常工作所需要的全部定時(shí)信號和各種控制信號，其中雷達主脈沖信號由系統的重復頻率控制電路形成，用來(lái)作為雷達總站及各分系統調試時(shí)的外同步信號。
模擬器控制主板的程序設計以雷達主脈沖作為回波數據計算與發(fā)送的時(shí)間基準，以此來(lái)保證與雷達工作時(shí)序的同步。具體實(shí)現方式為將控制板主控芯片的一個(gè)雙向可編程標志位管腳配置為輸入方式，且為中斷產(chǎn)生模式，連接到主脈沖采集電路的輸出端，并將其設置為上升沿中斷方式。該管腳在接收到雷達主脈沖信號的上升沿后立即產(chǎn)生中斷，當判斷到有中斷產(chǎn)生，程序進(jìn)行雷達回波數據的計算與發(fā)送。

由于雷達主脈沖幅度為-10 V左右的負向脈沖信號，而控制主板的I／O端口承受電壓為3．3 V左右，因此在將雷達主脈沖作為回波生成的時(shí)間基準接到主板設置引腳之前，須對其進(jìn)行信號調理來(lái)實(shí)現降幅處理。針對雷達主脈沖信號設計的調理電路如圖3所示。當輸入電壓為O V左右時(shí)，二極管D4，D5都截止，輸出電壓為電阻R9，R10對5 V電源的分壓，約為3．3 V。當輸入電壓為-10 V時(shí)，二極管D5導通，輸出電壓為二極管D5的門(mén)限分壓，約為-O．7 V。
1．3 雷達錐掃基準信號采集電路
磁耦合環(huán)在錐掃電機的帶動(dòng)下與基準電壓發(fā)電機同步旋轉，耦合圓波導內的磁場(chǎng)，形成高頻調制差信號。在雷達自動(dòng)跟蹤目標時(shí)，若天線(xiàn)電軸偏離目標方向，就會(huì )產(chǎn)生誤差信號。該誤差信號為交流信號，其頻率與饋線(xiàn)系統的低頻調制頻率相同?；鶞孰妷喊l(fā)電機輸出的錐掃基準信號同時(shí)用作相敏檢波器的電壓基準，對誤差信號進(jìn)行檢波。檢出的角誤差電壓驅動(dòng)電機帶動(dòng)天線(xiàn)跟蹤目標運動(dòng)。

雷達在實(shí)際工作過(guò)程中，可能在任意時(shí)刻接收到目標回波。因此，若要模擬雷達復合差信號△，必須要確定每一個(gè)回波相對于錐掃基準信號的相位。通過(guò)設計錐掃基準信號采集電路取出耦合環(huán)的相位零時(shí)刻，依此來(lái)確定每一個(gè)回波相對于錐掃基準信號的相位。錐掃基準信號采集電路原理圖如圖4所示。電路選用電壓比較器芯片LM239D，3．3 V電源供電，采用二極管對輸入錐掃基準信號限幅整形。電路的輸出為3．3 V方波信號，周期與輸入信號相同，認為方波上升沿為錐掃基準信號的相位零點(diǎn)。錐掃基準信號采集電路輸出的方波信號接入到控制主板定時(shí)器0，將其設置為輸入管腳，使用其脈寬計數及捕獲模式對方波信號進(jìn)行計數。
1．4 雷達發(fā)射機工作頻率的采集電路
雷達模擬器控制主板根據上位機設定的目標模型、運動(dòng)規律和雷達所處復雜電磁環(huán)境進(jìn)行建模，實(shí)時(shí)計算出視頻段回波信號，該回波信號經(jīng)數字上變頻處理得到兩路中頻段的雷達回波信號，再經(jīng)射頻組件調制到射頻頻段，經(jīng)過(guò)天線(xiàn)輻射出去。因為雷達模擬器最終生成的模擬回波信號在射頻頻段，所以射頻組件在設計時(shí)就需要考慮雷達實(shí)際發(fā)射和接收的一系列過(guò)程，確保生成的模擬回波信號在雷達的接收機帶寬內，并且能夠隨著(zhù)雷達跳頻組合頻率的改變而改變，還要使雷達在每一時(shí)刻的工作頻率能在上位機顯示系統顯示。