基于DRFM技术的雷达模拟器研究设计

2013-10-18葛尧

无线电工程 2013年5期

葛尧

(中国人民解放军92941部队，辽宁葫芦岛 125001)

0 引言

靶场雷达测控装备采用脉冲多普勒雷达体制，通过测量多普勒频率与相位差，获得导弹空间位置和运动轨迹，为武器系统杀伤效果鉴定提供直接依据。受试验需求牵引，装备需要具有多目标测量能力，传统精度测量手段是通过打火箭弹进行指标检测，由于火箭弹运动模型与导弹运动模型不同，在指标验收时无法得到真实的测量精度指标，而且受场地及发射技术限制，无法同时满足多目标发射能力。在基于装备工作原理的基础上，采用雷达技术和DRFM 技术研究专用型模拟器［1，2］，实现对导弹回波的多普勒频率和相位差的模拟，对系统的多普勒频率和相位差的测量精度进行检验，从而检验设备多目标测量精度，为装备指标验收提供依据。

1 雷达模拟器工作原理

设测量雷达发射信号为:

则到达测量雷达第 i路接收天线的目标回波信号为:

式中，τi为电磁波从测量雷达发射天线到目标，再从目标到第i路接收天线的往返传播时间。

为模拟产生式(2)的回波信号，分别产生回波包络信号和连续信号为:

sp(t)和sc(t)经脉冲调制器相乘后即得式(2)的回波信号为:

回波包络信号式(3)可由测量雷达发射脉冲包络，

经精密数控延迟后形成。第m个发射脉冲的延时量为:

为产生式(4)的连续信号，由锁相接收机将测量雷达发射信号式(1)经下变频和正交解调变到零中频，得到零中频接收信号为:

经同步采样保持，得到

与多普勒信号

相乘后，可得输出零中频信号为:

最后，由单边带调制发射机利用锁相接收机提取的发射相干频率信号，对输出零中频信号做单边带调制和上变频，即得到式(4)的连续信号。

式(11)的信号实际可由数字方法来实现:预先由输入参数L0、V、r0，根据式(10)产生多普勒信号SD(t)的采样量化值为:

由A/D转换获得S'BIN(t)的采样量化值为:

数字计算SBOUT(t)的采样量化值为:

由D/A变换并经低通滤波后得到视频模拟回波信号SBOUT(t)。

2 雷达模拟器总体设计方案

2.1 雷达模拟器工作框图

根据测量雷达工作原理，模拟器应至少模拟产生4路接收机接收到的目标回波，模拟回波在多普勒频率、各路间的相位关系、相对发射脉冲的距离延迟关系3个方面应与实际目标回波一致。考虑到参数的测量精度决定于标量参数的测量精度和相位差的测量精度，模拟器可以仅模拟目标回波的多普勒频率和相对发射脉冲的距离延迟关系，保持各路模拟回波间的相位差为一恒定值。该模拟器采用注入方式工作，从测量雷达的发射机接收发射的脉冲信号，产生与发射载波相参的4路模拟回波，分别注入测量雷达的4个接收高频输入端。目标模拟器组成如图1所示。

图1 模拟器组成

2.2 模拟器组成

模拟器由以下设备组成:接收天线和接收馈线、接收通道、数字射频存储器、晶振，可变一本振、二本振、发射通道、发射馈线和天线等。

2.2.1 天线

天线由1路接收天线接收信号经DFRM处理后，经4路发射天线发射，用于辐射译码后产生的导弹回波模拟信号。

2.2.2 接收通道

接收通道装有单路接收机，用一本振信号和二本振信号将接收到的雷达信号2次下变频，变成便于数字采样的中频信号。中频信号一路经检波形成视频同步脉冲信号，该信号送给控制器用来同步和控制数字射频存储器的工作。中频信号另一路送到数字射频存储器用来采样和存储。

2.2.3 数字射频存储器

数字射频存储器接收中频信号、视频同步脉冲和时钟脉冲，进行中频A/D采样、数字存储、多目标延时和多目标的多普勒调制，分别对多目标数字波形进行高速D/A变换，形成中频模拟信号。由控制器控制，产生带有速度、加速度和多普勒调制多个目标的中频回波脉冲，送给发射通道。数控衰减器实现目标信号强度按雷达方程的距离衰减模拟，计算机完成多目标模拟参数计算。

2.2.4 发射通道

发射通道接收数字射频存储器形成的多目标中频信号，经滤波放大、2次上变频形成带有多普勒信息的射频模拟目标信号，控制器产生控制电调数控衰减器衰减量的控制信号，使发射信号在功率上满足雷达的测试要求。

2.2.5 本振源

本振源由晶振、可变一本振和二本振组成。本振源提供雷达波段的工作点频所需下变频和上变频的本振信号，同时还提供时钟基准信号。

2.2.6 控制器

控制器的核心是具有高速运算能力计算机。控制器需完成以下任务:① 确定模拟目标数目，装订模拟目标初始距离、初始速度和加速度;② 计算模拟目标距离、速度和多普勒调制;③ 模拟目标的延时距离;④控制RAM的存取;⑤控制A/D、D/A转换;⑥控制模拟目标回波的动态范围。