基于先進儀器的雷達信號模擬系統(tǒng)的研究

司翰 陳丁

摘 要：由于當今雷達系統(tǒng)越來越復雜，傳統(tǒng)的測試手段已經(jīng)不能滿足目前雷達測試需求。為了解決此問題，提出一套基于Agilent系列先進儀器的雷達信號模擬系統(tǒng)，主要由N8241A寬帶任意波形發(fā)生器、E8267D矢量信號發(fā)生器、N9030A矢量信號分析所組成。經(jīng)試驗可知：該系統(tǒng)可以產(chǎn)生高精度、高品質(zhì)的基帶/中頻/射頻的多體制雷達信號，完全滿足雷達總站及分系統(tǒng)設(shè)計仿真與驗收工作的要求。

關(guān)鍵詞：雷達；測試儀器；信號模擬；信號分析

為了滿足當今軍事應(yīng)用需求中對探測目標的距離分辯能力與識別能力的不提高，雷達系統(tǒng)的功能指標也不斷提升。雷達是包含微波電路，數(shù)字電路，時鐘電路和光電路的復雜系統(tǒng)。傳統(tǒng)的測試手段顯然已經(jīng)不能滿足雷達測試需求，文中提提出了一套通用性強、高性能、高性價比的基于Agilent系列先進儀器的雷達信號模擬與分析系統(tǒng)。

1 雷達信號模擬/分析系統(tǒng)的作用

在雷達設(shè)計、調(diào)試、級驗收過程，其信號處理、數(shù)據(jù)處理、中頻接收、TR組件、天饋系統(tǒng)等均需要提供相應(yīng)的基帶信號、中頻及射頻激勵和雷達信號進行性能測試和驗證。此外，該系統(tǒng)盡可能接近理想指標激勵信號或雷達信號對雷達各分系統(tǒng)或總站進行功能性驗證。[1]

1.1 雷達系統(tǒng)的常見激勵信號

雷達系統(tǒng)測試需要的激勵信號，主要有正弦信號、調(diào)制信號、失真信號、基帶信號燈。其作用是正弦信號替代系統(tǒng)本振，ADC等電路性能測試；調(diào)制信號和失真信號進行測試接收機或關(guān)鍵部件性能；基帶信號測試模擬或數(shù)字基帶電路性。

1.2 常見各體制的雷達信號

常見體制雷達信號有簡單脈沖信號、連續(xù)波信號、脈沖壓縮信號、脈沖編碼信號等。簡單脈沖信號的特點是載波頻率，重復周期和脈沖寬度固定或慢速變化，是最常見的雷達信號；連續(xù)波信號也稱時間連續(xù)信號。包含單頻連續(xù)波信號，多頻連續(xù)波信號，調(diào)頻連續(xù)波信號和二相編碼連續(xù)波信號；脈沖壓縮信號具備很大的時寬帶寬積。包含線性調(diào)頻，非線性調(diào)頻信號，二相編碼信號，多相編碼信號和頻率編碼信號[2]。

2 雷達信號模擬/分析系統(tǒng)組成

雷達信號模擬/分析系統(tǒng)主要有PC機（波形生產(chǎn)軟件）、N8241A寬帶任意波發(fā)生器、E8267D矢量信號發(fā)生器及N9030A矢量信號分析儀（含矢量信號分析軟件）。

操作者在PC機上完成調(diào)用信號庫文件，根據(jù)測試要求對信號頻率，時間標識等進行配置，定義型號任務(wù)測試模式控制儀表和數(shù)據(jù)下載等工作，有波形生成軟件通過網(wǎng)線控制調(diào)配其他儀器完成信號模擬與分析工作。

2.1 基帶信號模塊

N8241A高性能寬帶任意波發(fā)生器根據(jù)PC中波形生成軟件生成數(shù)據(jù)，產(chǎn)生兩路I、Q基帶信號。該設(shè)備具有15Bit，1.25G采樣DAC電路每個儀表內(nèi)置兩個DAC雜波抑制性能高、高相位噪聲性能、低噪聲。

2.2 信號調(diào)制模塊

E8267D矢量信號發(fā)生器將N8241A任意波發(fā)生器輸出的兩路I、Q信號進行調(diào)制最終生成用戶所需的雷達激勵信號或雷達信號。E8267D提供寬帶IQ調(diào)制能力，輸出頻率：20G/40G，調(diào)制帶寬為1GHz，系統(tǒng)基帶時鐘和本振參考與被測相參。

2.3 信號校驗?zāi)K

生成的雷達激勵信號或雷達信號輸入至N9030A矢量信號分析儀進行校驗，經(jīng)過該儀器內(nèi)部矢量信號分析軟件分析后校驗值傳輸至PC機中，波形生成軟件根據(jù)校驗值對波形進行修正直至到達最佳狀態(tài)。N9030A信號分析儀具有高精度、高速度的特點，140 MHz帶寬內(nèi)可以達到75 dB的無雜散動態(tài)范圍（SFDR），與傳統(tǒng)分析儀相比，可以減少30%到70%的測試時間。

3 信號生成與分析軟件

安裝在PC中的pulse Building軟件完成雷達波形生成工作，該直觀的用戶界面，輕松使用指導創(chuàng)建信號波形庫，包含對信號脈沖和序列參數(shù)的控制完整的雷達調(diào)制信號格式構(gòu)建定制脈沖波形，對脈沖內(nèi)信號幅度，頻率和相位的控制·通過頻譜儀測試進行新校準，應(yīng)用基帶預失真，改善鏡頻抑制，優(yōu)化寬帶調(diào)制信號的頻譜特性。內(nèi)置在N9030A中的89600矢量信號分析軟件完成頻譜參數(shù)、頻率誤差、調(diào)制誤差、輸出功率計功率統(tǒng)計等工作，為雷達波形修正提供校驗值[3]。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)可產(chǎn)生高達20GHz，帶寬達1GHz生成多種體制復雜的雷達信號及雷達激勵信號。所生成信號具有高品質(zhì)、高精度的特點可對雷達信號處理主要環(huán)節(jié)進行仿真和驗證，完全滿足雷達總站及分系統(tǒng)設(shè)計仿真與驗收工作的要求。

[參考文獻]

[1]楊萬海.雷達系統(tǒng)建模與仿真[M].西安：西安電子科技大學出版社，2007.

[2]李承志，李煒.雷達仿真系統(tǒng)場景生成模塊設(shè)計[J].火控雷達技術(shù)，2012，41（3）：18-21.

[3]陳丁，王放，李婷婷，等.通用雷達信號場景系統(tǒng)的研制[J].電子科技，2014，27（6）：66轉(zhuǎn)71.