雷达目标模拟器关键技术

2017-12-27高学利

电子技术与软件工程 2017年17期

文/高学利

雷达目标模拟器关键技术

文/高学利

早期出于军事目的需要，诞生出来的雷达就是通过对辐射出的电磁波反射回来的信号接收处理，来获取探索目标的关键信息。但是随着科技程度的不断提高，现有的战时条件并不具备这样的环境，也没有必要。而雷达目标模拟器就是为了在研制更高性能的雷达设备的过程中，有效避免人力和物力的浪费。其关键技术决定了研究的进度和雷达目标模拟器的性能。本文以雷达目标模拟器的发展作为出发点，对雷达目标模拟器的几项关键技术作了探讨。

雷达目标模拟器回波时延强度

先进的雷达是衡量一个国家国防实力的重要指标。雷达的研制不同于通信技术的探索。在信号源的发射上，并不具备任何有用的目标信息。而雷达则是体现在电磁波辐射到对象和目标的调制过程中，仍然体现在回波的时延、强度因素以及速度信息等。而雷达目标模拟器是对这些回波数据的关键参数以特定算法来去除干扰信息，解调出探索目标的关键信息。在其关键技术的探索上需要实现的目标要求是非常高的。

1 雷达目标模拟器的关键技术要求

（1）关键技术的数字化模拟途径。现有的目标模拟技术几乎已经完全跨越了模拟化，向全数字化模拟器前进。在模拟器的软件重新分配中，以现有的射频存储器技术、DDS技术、光纤延时线技术以及全数字模拟器技术为代表。

（2）在中频的发展处理上，更为优异与显著。中频信号的处理发展优势主要来源于高速的存储性能突破了传统的雷达信号芯片的处理极限。当然，除了速度上的表现外，这同样与通信技术架构的多输入多输出技术相关性，雷达的通道也实现为多通道的输出。

（3）在输出进度和输出能力的问题上，需要叠加出更加有效的噪声污染和干扰，以便于形成雷达在天线和测试距离的进度和波束形成上在算法表现能力上更为明显。这也是检验高标准的雷达信号机的性能实验是否可行的标准之一。

（4）除了拥有高性能等输出精度方面的指标外，在现有的交互数据上，其通用性的配置与接口仍然以维护和故障检测为重要手段。在系统的软件问题上通过算法改变来修正诸如波形变化的异常情况。

由此可以看出，现代的雷达目标模拟器不在局限于传统的发展，在多功能、多目标以及高性能的发展过渡到的中频雷达目标模拟器上，其关键技术也应该围绕在这样的基础要求上进行展开。

2 不同架构的雷达目标模拟器

2.1 FPGA与PCI结合的雷达目标模拟器

FPGA是现场可编程口阵列的简称，在通信领域的数字信号上，具备更为高效的信号处理能力，而应用在雷达回波的信号模拟输出过程中，也能得到广泛的应用，而这种处理器件常见于搭配PCI总线。这主要是结合其自身在扩展性的优势上进行的描述，这种价格不仅契合了现代模拟器的通用性要求，还能将雷达目标模拟器的性能得到更合理地兼容处理。这也是其广泛处理的结果。

2.2 DSP与CPCI的雷达目标模拟器

DSP的数据处理能力是实时表现的运算数据领域的表现，与牺牲部分性能而具备更加优异的散热性能与可靠性的CPCI总线基础的搭配使得也成为在雷达目标模拟器的领域拥有一定的市场，其主要针对的环境是更为广阔的适用环境。

2.3 混合雷达目标模拟器

现有的硬件与软件发展呈现出百花齐放的趋势，使得在不同硬件与软件的结合以及搭配问题上体现出更加优异的核心架构趋势。根据需求搭配出不同适合场景的雷达运算数据。在混合雷达目标模拟器的过程中，不仅可以考虑FPGA的并行处理的数据优势，在DSP的高速运算能力取舍上，在系统处理的规范过程中，对性能的总线复杂性所表现出来的优势对局中，选择更为合乎规范的技术。例如在VME在DSP的技术设计上，更为核心的桥梁能力才得以表现。在桥梁的雷达目标模拟器的问题处理上，兼具复杂性能时就会特别考虑。

3 回波验证算法

3.1 空域谱估计技术

空域谱估计技术会依据空间信号的来波方向与分辨率来对其进行估计。现代的空间谱估计方法不在局限于传统的阵列长度和孔径，而会选择更为高效的突破现有分辨能力的几何结构和高效的信噪比。其中以Capon方法来估计回波方向，并考虑分辨能力的几何结构与信噪比，其主要算法的思想是以某一方向的信号功率为其不变的情况下，使得影响的功率最小。

3.2 数字波束的形成

数字波束的形成其使用方式是对雷达和声呐的表现上，对空域铝箔的控制和波束形成更为精准的探测目标，以此获得更多的探测信息。这在当时是被用于军事领域的。但是区别于此的同时，在调整阵元型号的相位叠加过程中，能够降低副瓣而达到其军事目标。当然也会对现有的方向进行调整。

4 雷达目标回波模拟器的关键技术

4.1 实现多通道的时钟同步

时钟设计不仅在电磁辐射领域的相关性非常受人重视，在雷达模拟设计上也获得了大多数的关注。在多通道的目标实现上，阵列雷达通过时钟设计来关联同步控制，并保证现有的板卡控制与同步影响的时钟芯片匹配，时钟偏斜与抖动两个指标得到同步确定。这也是衡量常用的设计参数中的性能优异来决定的。

4.2 实现多通道的一致性校正

现有的校正方法一般以在线和离线区分。通过对已有外界的测试型号来进行通道之间的幅度调频差异来获取通道的补偿，从而确保特定环境下的校正精度得到修正。这种并不依赖于外部测试信号的数据方法获得了理论上的认可，而算法实现上，则表现出更为困难的劣势。因此，要注定算法实现的过程中，来弥补误差，是实现雷达研究的关键。