脉冲雷达目标模拟器的设计与实现∗

2018-03-31石一鸣

舰船电子工程 2018年3期

石一鸣

1 引言

脉冲雷达跟踪方式可分为目标跟踪和模拟器跟踪两种。其中，目标模拟器可为雷达系统整架联调提供有效的调试平台，来检查雷达搜索、截获、跟踪过程，检查雷达在不同信号的强度下，雷达检测概率；检查雷达控制计算机、各分机软件功能的完善性；将任务的理论弹道输入目标模拟器，仿真任务执行的真实环境，实时仿真任务执行全过程，为雷达执行任务方案的制定提供依据，同时它也是训练操作人员的一个有效工具［1～2］。

2 工作原理

2.1 角度模拟

根据和差法测角原理，为了实现角跟踪，模拟器必须能对天线所形成的和差波瓣特性进行仿真，才能为雷达系统提供满足角跟踪性能指标要求的角误差信号［3］。因此，方位、俯仰角度模拟即是根据目标偏离波束中心的角度，依据天线和差波瓣特性数据，求出差信号的幅度、极性控制参数。

2.2 距离模拟

目标的距离模拟采用脉冲计数法。计数器装订模拟目标的距离码，在雷达主脉冲触发到来时以相参基准时钟进行减计数，当计数值为零时产生一个触发脉冲，触发脉冲相对于雷达主脉冲的时延τ，即表征模拟目标的距离［4～5］。

当模拟距离超出一个主脉冲周期所对应的距离时，目标的无模糊距离为

式中：N为目标距离模糊度；r为一个主脉冲周期所对应的距离；Rm为跟踪回路的模糊距离。

显然，用一个对应延时距离r的计数器无法实现无模糊距离延时。设计N+1个、对应延时距离(N +1)×r的多个独立的计数器，循环使用这些计数器即可实现无模糊距离模拟。

2.3 信号强度模拟

由雷达方程可知，反射式雷达距离方程得到飞行目标信号强度［6］表达式为

式中：S N为载频单个脉冲信噪比（dB）；Pτ为发射机峰值功率（dBw）；Gτ为雷达天线增益（dB）；λ为载波波长（dBcm）；δ为飞行目标有效反射截面积（dBm2）；R为给定信噪比下的雷达作用距离（dBKm）；B为接收机带宽（dBHz）；NF0为接收机等效噪声系数（dB）；L为等效损耗因子（dB）；C1为量纲因子常数（dB）。

将参数代入，上式可简化为

其中 A1为量纲因子常数，一般为90dB～120dB，可见，将理论航道值R代入，便可计算出目标的信号强度。

3 系统构成

模拟器由航路数据产生与系统控制计算机、距离延迟器、高频信号源、高频和差网络形成器等几个部分组成［7～8］，其组成如图1所示。

图1 目标模拟器框图

在高频模拟时：仿真计算机根据装订的航路参数以中断工作方式不断计算典型航路的坐标数据。其中角度计算值Aj、Ej与雷达伺服码盘送来的角度值Ar、Er执行比较操作后，其差值送高频和差网络作为方位差、俯仰差支路的调制信号；同时距离计算值Rj经距离延时器成为触发高频信号源的距离延时脉冲；送和差信号网络的脉冲高频信号经S N信号幅度调制，通过和差信号网络输出与航路相关的和、方位差、俯仰差信号；三路信号分别经定向耦合器输入到雷达接收机［9］。

中频模拟工作原理［10］与高频模拟类同，不同之处在于模拟的和、方位差、俯仰差三路中频信号叠加了中频噪声。中频模拟器用于在设备未展开状态下对接收通道及信号处理、测距等分系统的状态检验。中频模拟器主要用于检验测距分系统的目标捕获性能，包括目标速度、加速度以及目标幅度变化的适应范围，也可用于各种情况下目标捕获的训练。