雷達信號仿真平臺的設計與實現

張宇 辛強

摘要：雷達是現代軍事行業中的主要設備，其種類不同，對雷達系統的開發和設計也更為復雜，為了能達到時間與費用的節約性，實現雷達系統仿真平臺，不僅會促進雷達性能的發揮，也能達到良好應用。因此，在文章中，對雷達信號仿真平臺的設計和實現做出詳細探討，保證為各個領域的應用人員提供參考意見。

關鍵詞：雷達信號；仿真平臺；設計；實現

為了促進雷達信號仿真平臺的優化設計，并在系統中將雷達性能參數、發射后信號、回波信號能優化處理，需要基于仿真圖形進行分析和思考，為其組建多個雷達信號仿真平臺，這樣才能為雷達系統技術發展提供有力依據。

一、雷達信號仿真平臺的設計

雷達的工作原理，是通過雷達發射機發送更多的電磁熱量，并在天線輻射下傳輸到大氣中，多集中在一個較窄的方向上，促使波束的形成和傳播。當電磁波遇在波束內確定目標后，基于各個方向進行反射，其中的電磁能量能反射雷達，從而傳輸到接收機中，這種情況為回波信號。在實際傳輸的時候，隨著距離的改變，電磁波的性能不斷降低，雷達的回波信號也減弱，噪聲增大。在接收機內，通過對大量回波信號的分析和處理，將提取的回波信號送到顯示器，將達到目標距離、方向和速度的獲取。為了獲得雷達的距離，基于對發射脈沖和回避脈沖之間的時間差測量，在天線的尖銳方位，獲得目標方位，測量出仰角，根據仰角和距離計算出目標高度，也能基于自身和目標之間的運動頻率，再結合多普勒效應原理，達到目標速度的測量。當這些參數獲取后，結合雷達信號處理進行設計。

在軍事領域，雷達應用中的距離、分辨能力和測量精度等性能指標逐漸提高，為了能滿足多方面的需求，需要對各個方面進行設計，促進雷達系統作用的發揮，在獲取信號的同時，增強技術的研究，保證雷達在各個領域得到應用和發展[1]。

二、雷達信號仿真平臺的實現

第一，信號輸入。信號的輸入為雷達回波，利用中頻信號。隨著雷達射頻信號頻率的不斷增加，其數據量更大，仿真的消耗時間長。因此，要在信號處理工作中滿足多方面的需求，需要使用中頻信號。雷達回波主要為目標回撥、雜波和噪音，要獲得距離分辨率，引進脈沖壓縮技術，促進發射波形線性調頻。要對雷達的參數進行選擇，可以在期間分析脈沖重復周期、目標信號位置、振幅、脈沖持續時間等。為了在期間使用雙脈沖對消器，可以仿真截取脈沖重復周期。與此同時，為其輸入信號，形成波形仿真。在每個脈沖重復周期內，都存目標回波、噪音等，其目標回波信號的大小也是不同的。隨著目標的運動，雷達截面積不斷產生變化，當回波電壓變化劇烈的時候，雷達的截面積變化縮小，各個脈沖的重復周期是相同的，在整個仿真時長中也存在噪音[2]。

第二，正交化處理。雷達中頻信號是一個帶通信號、窄帶信號，通過表示，能獲得正交分量。執行正交化處理工作，能獲取雷達中頻回波中的同向和正交，確保在后期有效處理和分析。在正交化處理工作中，存在兩個方式，分別為模擬正交調節、數字化正交調節。這兩個方式的方法是相同的，都能實現模擬調節和生成模擬信號。其中，數字化正交調節是將信號輸入并且模擬轉換，通過數字化處理達到信號調節工作。在對雷達信號處理期間，多為脈沖壓縮技術，在數字化調節工作中，能達到脈沖壓縮信號的平衡性。而模擬正交調節無法促進信號幅度的一致性，其中的模擬器件隨著應用，其性能不斷降低。因此，可以應用MATLAB軟件，在信號處理工作中，對數字信號進行采樣，將達到合理應用。

第三，脈沖壓縮。首先，要對濾波器進行匹配，在接收機的輸出端，隨著峰值信號的不斷變化，雷達接受機傳輸函數和接收信號能夠匹配獲取。濾波器輸出信號為輸出信號能量和輸出噪聲功率獲取的，和雷達波形不存在關系。所以，匹配濾波器具備很大意義。然后，分析時寬帶寬積，雷達系統要得到更大的發展目標和距離，要確保其平均發射功率的提升，基于雷達的距離分辨率，發現雷達距離分辨率和發射脈沖寬度存在很大關系，較短的脈沖能促進雷達距離分辨率的提升，但無法獲得雷達性能。所以，要促進發射功率的增加，確保能獲得充足的距離分辨率。最后，脈沖壓縮。為了促進距離分辨率的改善，要減少回波脈沖寬度，基于對脈沖壓縮技術的應用，在寬脈沖回波信號接收期間，在濾波器匹配上獲得窄脈沖回波信號。在該技術下，不僅能促進雷達目標檢測能力的提升，達到更為理想的距離分辨率，也能更好的對平均發射率、距離分辨率之間的問題進行處理，也確保在雷達系統中的應用。

第四，雙脈沖對消。一般情況下，固定物體的多普勒頻率為0，濾波器的目標是將將固定物體的雜波消除。但是，由于其周期不同，雷達回波進行相減，將達到雜波的清除目的。因此，使用雙脈沖對消器，能達到兩個不同的輸入脈沖。在每個脈沖重復周期內，將回波和噪聲顯示出來，將達到雜波的消除目的。

第五，動目標檢測和求模。動目標檢測是通過最佳濾波器獲取的，能改變MTI缺陷。但是，還無法完全將固定物體的雜波消除掉，在后期，要覆蓋整個頻率的窄帶多普勒濾波器組，這樣才能促進運動目標的合理檢測。求模是通過對目標檢測的分析，獲得同向、正交分量數值來獲取目標的幅度信息，促進信噪比的獲取，保證在后期為其提出充足條件。

第六，恒虛警處理。基于對目標信號的檢測和獲取，當其存在高值噪聲的時候，在檢測的時候也會誤認為是目標信號，其虛警率提升。這時候，需要進行恒虛警處理工作。恒虛警為雷達信號處理中的主要模塊，在較為復雜的環境下，對雷達進行檢測，其存在的信號分別為目標信號、各個雜波、噪音等。因此，在雷達系統中對目標進行檢測的時候，如果發現其檢測門限恒定，噪聲增大，其虛警概率也會增大。這時候，將被誤認為是信號。所以，在雷達檢測過程中，應用恒虛警處理，在恒定不斷的情況下，對門限制改變，將降低虛警率。在恒虛警處理工作中，采用了快門限鄰近單元平均選大恒虛警處理，其主要原理如圖一所示。

總結：

通過以上對雷達信號仿真平臺的分析，將其作為重點，能明確各個組成部分，確保各個功能與方法的實現。在該作用下，為雷達信號仿真平臺的實現提供有效依據，在行業內也得到充分應用。

參考文獻：

[1]王濤，劉振華，王友林.超高速平臺圓軌跡SAR信號處理系統設計和實現[J].現代雷達，2017（12）：34-37.

[2]王以華.高速數據采集播放系統硬件平臺的設計與實現[J].現代電子技術，2016（17）：93-97，101.

作者簡介：

張宇，男（1991.11），漢族，四川冕寧人，大學本科，助理工程師，研究方向：雷達發射機設計

辛強，男（1988.3），漢族，四川樂山人，碩士，助理工程師，研究方向：毫米波雷達發射機設計