一種在雷達平臺上實(shí)現模擬目標的方法
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按照電路實(shí)現形式來(lái)區分，目標模擬可分為3類(lèi)：全模擬實(shí)現，全數字實(shí)現，數模結合實(shí)現。全模擬實(shí)現信號易受干擾，調試困難；全數字實(shí)現存儲量巨大，存在量化誤差。所以，數模結合成為模擬目標的主流電路實(shí)現形式。
目標模擬根據模擬的信號節點(diǎn)來(lái)區分，可以分為：輻射式與注入式。兩者最根本的區別在于，前者經(jīng)過(guò)天線(xiàn)發(fā)射，而后者不經(jīng)過(guò)天線(xiàn)，直接將包含目標信息的信號灌回接收系統。注入式模擬信號只受到內部熱噪聲影響，信號可重現性良好，所以大部分信號模擬都采用注入方式。注入式目標模擬又可分為目標基帶信號模擬，中頻視頻信號模擬，高頻信號模擬等。
文中介紹的方案由DSP根據點(diǎn)跡信息計算控制量，FPGA產(chǎn)生目標基帶信號，利用雷達原有結構調制發(fā)射信號。整個(gè)方案可以總結為“分立結構+數模結合+基帶信號模擬”。
1 模擬目標的實(shí)現
1．1 總體結構
圖1所示為某雷達的結構示意圖，其中虛線(xiàn)框是為實(shí)現模擬功能增加的部件，去掉這些部件即是一不包含模擬功能的常見(jiàn)PD雷達結構示意圖。點(diǎn)劃線(xiàn)框是為了實(shí)現模擬目標功能需要進(jìn)行控制的部件。
正常工作時(shí)，工作模式轉換開(kāi)關(guān)打到發(fā)射機端，多普勒調制開(kāi)關(guān)短路，120 MHz信號未經(jīng)多普勒調制，上變頻后脈沖調制，進(jìn)入發(fā)射機。接收回波時(shí)，高頻信號經(jīng)接收機放大，下變頻，由信號處理機檢測出目標信息，送數據處理機，進(jìn)行濾波、預測、跟蹤。
模擬工作時(shí)，工作模式轉換開(kāi)關(guān)打到接收機端，信號不經(jīng)過(guò)發(fā)射機直接注入和差網(wǎng)絡(luò )的一端，信號通過(guò)和差網(wǎng)格形成幅度幾乎相等的和差兩路信號送接收機。DSP計算目標信息，并根據目標信息得出各模擬部件的控制量，由FPGA輸出。對原來(lái)輸出到脈沖調制器的調幅信號和0／π編碼調相信號延時(shí)輸出，延時(shí)多少根據目標距離信息決定。多普勒調制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，120 MHz信號包含可編程的多普勒信息，上變頻到發(fā)射頻率后交由接收機處理。雷達采用S曲線(xiàn)法測角，因此通過(guò)控制和，差增益以及數控移相器來(lái)模擬角度信息。
1．2 信號描述
1．2．1 總站同步信號
圖1中信號(1)為脈沖積累周期信號，信號(2)為脈沖重復周期信號的調幅信號，信號(3)為編碼調相信號，三者時(shí)序，如圖2所示。脈沖積累周期由Ⅳ個(gè)脈沖重復周期和準備時(shí)間構成。編碼調相信號與脈沖重復周期信號的調幅信號同步，信號(6)與信號(10)是信號(2)與信號(3)的輸出信號，用于調制發(fā)射波形。正常工作時(shí)，信號(6)與信號(10)轉自信號(2)與信號(3)，模擬工作時(shí)數據處理機將這兩個(gè)信號根據目標距離延時(shí)后輸出。
1．2．2 模式切換信號
圖1中信號(4)為雷達工作模式切換開(kāi)關(guān)，用于控制經(jīng)過(guò)脈沖調制的高頻信號的走向。正常工作時(shí)信號輸出到發(fā)射機，模擬工作時(shí)信號直接輸出到和差網(wǎng)絡(luò )形成內回路。信號(5)為120 MHz開(kāi)關(guān)，來(lái)選擇是否加入速度多普勒信息。模擬時(shí)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，將多普勒速度調制到120 MHz上。
1．2．3 模擬目標的實(shí)現
一個(gè)模擬目標的參數包括延時(shí)(距離)，多普勒頻率(速度)，和差兩路信號幅度比(角度)，以及和路信號幅度(雷達截面積)。
信號(6)為延時(shí)信號，用于模擬目標距離。根據目標距離信息，將總站脈沖重復信號延時(shí)后輸出，延時(shí)為
t=2r／c (1)
其中r為模擬目標的距離，將光速c代入式(1)得
t=r／150 (2)
延時(shí)t的單位為μs。同時(shí)延時(shí)的還有圖1中信號(10)，信號(10)是將總站編碼調制信號延時(shí)后的信號，在時(shí)序上與信號(6)對齊。信號(6)與信號(10)構成了脈沖調制器的輸入，這兩個(gè)信號將調制載波，輸出到和差網(wǎng)絡(luò )。信號(6)，信號(10)輸出波形及時(shí)序，如圖3所示。
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