一种多频段雷达模拟系统的研制

一种多频段雷达模拟系统的研制

0性能上得到提升近年来，随着带宽高性能高频前端、数字波形的产生、数字频率的产生以及高性能实时计算的快速发展，雷达系统的自由度、算术能力和软件编程能力都得到了很大提高，雷达系统的灵活性、功能和性能都得到了显著提高。1基于数字波形生成技术的干扰处理该模拟系统综合运用可配置数字基带波形生成技术、多频段捷变上变频技术、多通道接收处理技术实现雷达系统模拟,通过内场注入方式开展对抗/反对抗仿真试验。注入式模拟采用参数化、模块化思路,完成目标雷达与模拟目标的建模并与待测电子干扰装备进行参数关联,明确目标雷达、模拟目标与电子干扰装备的相对位置及状态信息,采用灵活可配置的数字波形生成技术,实时计算并通过DDS+D/A方式产生雷达发射基带信号,经过P、S、Ku波段3个射频通道上变频放大后进行射频输出;输出的雷达发射射频信号提供给电子干扰装备用于信号侦察,生成的目标回波/杂波射频信号和电子干扰装备产生的干扰射频信号进行接收调制及合路处理后注入相应的雷达模拟系统接收通道;雷达模拟系统真实模拟各目标雷达接收处理通道,分别对来自3个频段的注入信号进行下变频接收处理,而后通过AD采样单元对接收机输出中频信号进行采样,并由通用服务器架构的信号处理机和数据处理器进行处理,最终输出至雷达显控界面进行显示。系统基本工作原理如图1所示。2信号与数据处理分系统雷达模拟系统按功能区分主要有信号产生分系统、信号与数据处理分系统、控制与显示分系统三个分系统。1)信号产生分系统信号产生分系统通过单板计算机和相关软件实现,在信号发射时根据雷达发射信号参数、工作时序等信息产生所需的基带信号,用于模拟产生目标运动、战场环境、杂波干扰等信号。2)信号与数据处理分系统信号与数据处理分系统中,由信号采集板中AD采样电路接收中频回波信号,完成一系列信号处理流程,最终完成目标检测并输出目标点迹报告,并且在检测概率上达到与实际雷达一致或接近的效果,正确模拟出雷达被干扰的现象。数据处理软件根据系统时钟和处理周期进行点迹凝聚、杂波处理和航迹相关,完成雷达航迹处理,建立目标批号、运动参数、威胁系数、航迹质量等,并将处理结果送至控制与显示分系统。3)控制与显示分系统控制与显示控制分系统通过系统软件、系统控制与管理终端、雷达综合显控终端对系统进行参数配置、资源管理和状态显示。可实现雷达信息综合显示,具备雷达控制命令产生功能,可通过界面设置雷达的工作模式、工作参数并显示雷达工作状态等,用于雷达数据的显示与人机交互。3关键技术3.1多通道模拟数据与d-a信号同步技术3.1.1系统数据同步设计系统多通道DA输出之间要求同步,即各DA通道从不同的存储模块读取数据,然后进行相应的处理后进行同步DA转换。不但要保证各个DA同步,还要求不同通道的数据同步。系统同步设计的基本思想如图2所示,首先要保证整个系统共时基,其次要保证整个系统共同步触发,同时要保证整个系统共本振,这样即可实现整个系统多个通道之间同步。实测结果如图3所示,从图中可以看到示波器的采样速率为25GSPS,时间刻度每大格为2ns,每小格为0.4ns,测试结果表明,同步精度优于80ps。3.1.2弹性缓冲器和系统参考时钟信号DA同步要求各通道DA转换器之间保持同步,高速DA转换器使用JESD204B串行接口简化了同步过程。在一个JESD204B系统中,同步可以分为下面三个基本要求:1)每个数据转换器之间器件时钟要求相位对齐。器件时钟作为数据转换器的采样时钟或者参考时钟依赖于时钟分配延时控制,器件时钟采用输入时钟经过一个时钟缓冲后送给各个转换器和逻辑器件,各路时钟保持等长来进行相位控制。2)选择合适的缓冲器释放点来保证确定性延迟。弹性缓冲器抵消串行数据从发送端到接收端的传输延迟,提供足够的余量。选择一个合适的弹性缓冲器要求已知数据到达弹性缓冲器的平均时间和所有器件总的期望延迟,关键点是要保证所有LANE线上的数据到达所有器件在弹性缓冲器释放点满足之前,如图4所示。3)每个数据转换器和逻辑器件的系统参考时钟相对器件时钟满足建立/保持时间要求。系统参考时钟信号是实现可重复系统延迟和同步的最重要信号。系统参考时钟信号的频率选择有一定的限制,信号频率等于或者是LMFC的整数分频。应满足公式(1):式(1)中f最简单实现系统参考时钟信号建立/保持时间要求的方案是使用同一个器件来实现器件时钟和系统参考时钟。在各种条件下不同输出之间保持严格的相位关系,图5是使用TILMK04828实现的器件时钟和系统参考时钟的典型JESD204B时钟方案。3.2基于软件化雷达技术开发的应用本雷达模拟系统采用了通用信号处理平台来完成数字信号处理部分的真实模拟,该通用信号处理平台运用软件化雷达开发技术,可以有效地提高雷达信号处理系统软件的通用性、可移植性和适用性。雷达回波信号生成的过程如图6所示,将仿真时间按照雷达的基带信号采样间隔T其中,回波信号强度A在数字化动态仿真系统中,需要定义场景仿真的步长T4数字仿真系统架构文中提出一种多频段雷达模拟系统的设计方法,该模拟可实现目标雷达的基本功能,可检验鉴定目标雷达干扰机的干扰效果,但原理和结构简单,制造成本低。该模拟系统可在数字域将各种复杂场景进行仿真,场景模拟的复杂度高;