基于PXI总线的毫米波雷达信号模拟器的设计与实现

2016-05-14杨艺东苏新彦高虹张慧

科技创新与应用 2016年9期

杨艺东　苏新彦　高虹　张慧

摘要：文章设计了一个基于PXI总线的毫米波雷达信号模拟器，通过对实际采样信号进行仿真分析建立毫米波雷达信号模型，进而模拟实际环境中不同频率范围、不同参数特性的毫米波雷达回波信号。重点介绍了信号的仿真模型建立及基于PXI6711板卡的信号生成。测试结果表明，该模拟器具有模拟频率范围广、功能扩展性强、方便携带等特点，可广泛应用于雷达及其相关测试平台的检测。

关键词：毫米波；PXIe；模拟器；电子对抗

引言

现代军事技术发展迅速，对电子装备尤其雷达的性能要求不断提高，雷达产品的更新频率不断加快。因此，需尽可能缩短雷达系统研制和实验的周期，同时还要保证新型雷达工作频率大、精度高、能模拟复杂雷达信号等基本要求[1]。

文章针对国内现有雷达及雷达模拟器体积较大、功能单一、研制实验成本较高、效率低下等问题[2]，通过对实际雷达回波信号进行仿真并建立函数模型实现了一种基于PXI总线工作在毫米波段的雷达信号模拟系统[3，4，5]。该系统具有多通道信号输出、控制面板简单易操作、体积小、便于外场雷达系统检测等特点。

1 总体设计

毫米波雷达信号模拟器的总体设计如图1所示，模拟器主要分为软件仿真、硬件信号输出两个单元。软件仿真主要通过对实际采样信号进行曲线拟合进而得到雷达信号的数学模型，然后通过相应的算法进行软件模拟；硬件信号输出单元主要通过对硬件设备的初始化，通过PXI总线和SCB-68A连接线将生成的信号通过BNC输出。

2 软件设计

雷达测速的基本原理是；目标相对于雷达运动时会产生多普勒效应，通过频谱分析可以提取得到运动物体的时频关系，进而计算速度。毫米波雷达信号模拟器模拟的信号是包含周围环境信息及目标信息的雷达回波信号[6]。

该模拟器软件设计主要包括毫米波信号的数学模型建立和软件仿真。毫米波信号的数学模型建立模块主要通过MATLAB曲线拟合工具箱对实际采集到的有效毫米波信号进行曲线拟合，进而得到信号与时间的函数关系模型；毫米波信号的软件仿真在航天测控的智能平板电脑通过Labwindows/CVI软件实现，软件仿真模块包括前面板的设计和驱动函数的编写，前面板的设计主要对雷达的各项参数及信号输出进行实际操作时的手动设置，驱动函数的编写主要通过对PXI6711板卡的硬件驱动程序的编写。

3 硬件设计

硬件设计主要包括智能平板及PXI6711板卡的初始化和SCB-68A与整个系统的连接进而输出所需的波形。航天测控公司的AMC58234智能平板有4个PXI总线的插槽，可同时插入4块PXI6711板卡输出8路雷达信号，单路信号的输出通过SCB-68A连接线连接外设输出。

4 模拟器测试

模拟器可以输出三种信号线性调频信号、非线性调频信号、毫米波雷达信号。线性调频信号如图2所示，图中信号频率变化为0-2Mhz；毫米波雷达信号如图3所示，软件根据用户输入的高速运动目标的速度及其他相关雷达信号参数得到的波形。

5 结束语

文章结合PXI总线，在Labwinows/CVI环境下有软件控制完成信号的建模、仿真、输出及信号的实时显示等功能实现了信号模拟器的软件设计，通过PXI总线及SCB-68A实现了信号的实际输出。该毫米波雷达信号模拟器方便快捷、界面操作灵活、便于升级维护，可广泛应用于工程测控实验中。

参考文献

[1]周杏鹏.现代检测技术[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]王建新，杨世凤，隋美丽.LabWindows/CVI 测试技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2006.

[3]石法通，冯松涛.虚拟仿真技术在实践中的应用[J].科技创新与应用，2012（15）：25.

[4]National Instrument.PXI-6711 User Manual，2014（4）.

[5]李毓辉，郭群山，郑强.利用NI-DAQ使PXI6713实现正弦波和方波的输出[J].仪表技术，2004（5）.