基于DRFM技術的雷達模擬器研究設計

葛 堯

(中國人民解放軍92941部隊，遼寧葫蘆島 125001)

0 引言

靶場雷達測控裝備采用脈沖多普勒雷達體制，通過測量多普勒頻率與相位差，獲得導彈空間位置和運動軌跡，為武器系統殺傷效果鑒定提供直接依據。受試驗需求牽引，裝備需要具有多目標測量能力，傳統精度測量手段是通過打火箭彈進行指標檢測，由于火箭彈運動模型與導彈運動模型不同，在指標驗收時無法得到真實的測量精度指標，而且受場地及發射技術限制，無法同時滿足多目標發射能力。在基于裝備工作原理的基礎上，采用雷達技術和DRFM 技術研究專用型模擬器［1，2］，實現對導彈回波的多普勒頻率和相位差的模擬，對系統的多普勒頻率和相位差的測量精度進行檢驗，從而檢驗設備多目標測量精度，為裝備指標驗收提供依據。

1 雷達模擬器工作原理

設測量雷達發射信號為:

則到達測量雷達第 i路接收天線的目標回波信號為:

式中，τi為電磁波從測量雷達發射天線到目標，再從目標到第i路接收天線的往返傳播時間。

為模擬產生式(2)的回波信號，分別產生回波包絡信號和連續信號為:

sp(t)和sc(t)經脈沖調制器相乘后即得式(2)的回波信號為:

回波包絡信號式(3)可由測量雷達發射脈沖包絡，

經精密數控延遲后形成。第m個發射脈沖的延時量為:

為產生式(4)的連續信號，由鎖相接收機將測量雷達發射信號式(1)經下變頻和正交解調變到零中頻，得到零中頻接收信號為:

經同步采樣保持，得到

與多普勒信號

相乘后，可得輸出零中頻信號為:

最后，由單邊帶調制發射機利用鎖相接收機提取的發射相干頻率信號，對輸出零中頻信號做單邊帶調制和上變頻，即得到式(4)的連續信號。

式(11)的信號實際可由數字方法來實現:預先由輸入參數L0、V、r0，根據式(10)產生多普勒信號SD(t)的采樣量化值為:

由A/D轉換獲得S'BIN(t)的采樣量化值為:

數字計算SBOUT(t)的采樣量化值為:

由D/A變換并經低通濾波后得到視頻模擬回波信號SBOUT(t)。

2 雷達模擬器總體設計方案

2.1 雷達模擬器工作框圖

根據測量雷達工作原理，模擬器應至少模擬產生4路接收機接收到的目標回波，模擬回波在多普勒頻率、各路間的相位關系、相對發射脈沖的距離延遲關系3個方面應與實際目標回波一致。考慮到參數的測量精度決定于標量參數的測量精度和相位差的測量精度，模擬器可以僅模擬目標回波的多普勒頻率和相對發射脈沖的距離延遲關系，保持各路模擬回波間的相位差為一恒定值。該模擬器采用注入方式工作，從測量雷達的發射機接收發射的脈沖信號，產生與發射載波相參的4路模擬回波，分別注入測量雷達的4個接收高頻輸入端。目標模擬器組成如圖1所示。

圖1 模擬器組成

2.2 模擬器組成

模擬器由以下設備組成:接收天線和接收饋線、接收通道、數字射頻存儲器、晶振，可變一本振、二本振、發射通道、發射饋線和天線等。

2.2.1 天線

天線由1路接收天線接收信號經DFRM處理后，經4路發射天線發射，用于輻射譯碼后產生的導彈回波模擬信號。

2.2.2 接收通道

接收通道裝有單路接收機，用一本振信號和二本振信號將接收到的雷達信號2次下變頻，變成便于數字采樣的中頻信號。中頻信號一路經檢波形成視頻同步脈沖信號，該信號送給控制器用來同步和控制數字射頻存儲器的工作。中頻信號另一路送到數字射頻存儲器用來采樣和存儲。

2.2.3 數字射頻存儲器

數字射頻存儲器接收中頻信號、視頻同步脈沖和時鐘脈沖，進行中頻A/D采樣、數字存儲、多目標延時和多目標的多普勒調制，分別對多目標數字波形進行高速D/A變換，形成中頻模擬信號。由控制器控制，產生帶有速度、加速度和多普勒調制多個目標的中頻回波脈沖，送給發射通道。數控衰減器實現目標信號強度按雷達方程的距離衰減模擬，計算機完成多目標模擬參數計算。

2.2.4 發射通道

發射通道接收數字射頻存儲器形成的多目標中頻信號，經濾波放大、2次上變頻形成帶有多普勒信息的射頻模擬目標信號，控制器產生控制電調數控衰減器衰減量的控制信號，使發射信號在功率上滿足雷達的測試要求。

2.2.5 本振源

本振源由晶振、可變一本振和二本振組成。本振源提供雷達波段的工作點頻所需下變頻和上變頻的本振信號，同時還提供時鐘基準信號。

2.2.6 控制器

控制器的核心是具有高速運算能力計算機。控制器需完成以下任務:① 確定模擬目標數目，裝訂模擬目標初始距離、初始速度和加速度;② 計算模擬目標距離、速度和多普勒調制;③ 模擬目標的延時距離;④控制RAM的存取;⑤控制A/D、D/A轉換;⑥控制模擬目標回波的動態范圍。

3 實驗結果分析

在裝備驗收時，采用該模擬器對其指標進行了檢測，模擬器設定了3種不同的彈道值，設置裝備對接收到的數據進行了事后計算，比對結果如表1所示。

表1 試驗結果比對表

試驗結果表明，該模擬器實現了預期功能，達到了指標設計，可以應用于靶場裝備的性能檢測。

4 結束語

利用現代雷達、DFRM和DDS等多種技術，通過接收測量雷達信號，實現對雷達信號進行精確解讀，通過改變數據生成的參數可以獲得系統在各種目標情況下的測量精度，從而對系統整個測量范圍內的測量精度進行標校，可以有效檢測系統的多目標測量精度。 ■

［1］高梅國.雷達模擬器信號處理機［J］.北京理工大學學報，1999(5):608－611.

［2］沈 華，王 鑫，戎建剛.基于DRFM的靈巧噪聲干擾波形研究［J］.航天電子對抗，2006，23(1):62 －64.

［3］米切爾R L.雷達模擬系統［M］.北京:科學出版社，1982.

［4］SKOLNIK M I.雷達手冊［M］.北京:電子工業出版社，2003.

［4］林茂庸，柯有安.雷達信號理論［M］.北京:國防工業出版社，1984.

［5］丁鷺飛，耿富錄.雷達原理［M］.西安:西安電子科技大學出版社，1995.

［6］劉玉山，許創杰.雷達對抗與反對抗［M］.北京:電子工業出版社，1996.

［7］趙國慶.雷達對抗原理［M］.西安:西安電子科技大學出版社，2003.

［8］林茂庸.信號理論與應用［M］.北京:電子工業出版社，1990.

［9］丁鷺飛，張 平.雷達系統［M］.西安:西北電訊工程學院出版社，1984.