《DSP在机载相控阵雷达信号模拟器中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DSP在机载相控阵雷达信号模拟器中的应用（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子科技大学硕士论文A召 S 刀 AC了R a d a r S ig n a l S im u la to r in th i s th e s is is d e s ig n e d f o r a ir b o r n p h a s e d a r r a y r a d a r s te s t. I n p r a c tic e , r a d a r s c a n n o t b e lo a d e d i; 必乃in g f ig h te r s j u s t in o r d e r to te s t . I n th e s im u la to r, m a
2、th e m a t ic m o d e ls o f ta r g e t s a n d c lu tt e r ， s e t u p . S ig n a l r e c e i v e d 妙a ir b o r n p h a s e d a r r a y r a d a r in r e a l f ig h tin g c a n b e c a lc u la te d o u t in th i s w a y , a n d w a s f e d in to th e r a d a r . T h u s th e r a d a r s y s te m c a
3、 n b e te s te d o n g r o u n d c o n v e n ie r 劝之I n o u r p ro j e c t, 子如 m e th o d w a s a d o p te d N a m e ly , ta r g e t s a n d c lu tte r d a ta 二 c a lc u l a t e d o u t o , j f = l in e in a c o m p u te r, a n d s a v e d in to m e m o r y o f th e s im u la to r . W h e n w o r k
4、i n g A S P S in t h e s im u la to r tr a n s m it d a ta o u t in to th e r a d a r, in p r e c i s et im i n g s e q u e n c e .B r ief ly , h e re i s th e m a in to p ic s of th i s th e s i s : !.R a d a r 匆u r l m o d e l w a s a n 的re e d灿g e t s , c l u t t e r ) , a n d t h e s im u l a t
5、io nm e t h o d w a s i n t r o咏e d 2 . T A E 3 2 O C 6 0 w a s n e w h 妙sp e e d D S P . I t s th e c o re d e v ic e o f th i s s im u la to r .I t s m a in f e a t u re s in tro d u c e d T a r g e ts / c lu tte r b o a n l s u s in g th i s A S Pw e r e d e s ig n e d 3 . P C B 由如 a n d te s t o
6、 f t h e ta r g e ts / c l u tte r b o a r d of th e R a d a r S im u la to r w a sc o m p le t e d胸 ， W o r d s R a d a r S ig n a l S im u la t io n , T a r g e t s, C l u tt e r, D S P (D g ita l S ig n a lP r o c e s s o r ) , S D R A M电子科技大学硕士论文第一章绪 论现代雷达系统日 益复杂，在设计， 调试雷达系统的过程中，不可避免的需要雷达的回 波信号。
7、 特别是在机载雷达环境下，如何在强地杂波背景下有效的 检测目 标，如何处 理多普勒模糊和距离模糊等技术要求使得雷达信号处理设备非常复杂。 在这些设备的系统调试以 及系统维护过程中 都需要雷达回波信号。为了 提高设计效率，人们逐渐开 始对雷达回波信号模拟技术进行研究以 求用模拟产生的信号代替实际的雷达回波信号， 把雷达系统设计和维护过 程中 所需的费 用降 到最低。 现在，雷 达信号 模拟技术逐步 取得发展， 成为雷达技术的一个重要分支，而雷达信号 模拟器的 研制成为国内 外军事 研究领域的热门方向.雷达信号模拟是计算机技术和雷达技术相结合的产物， 雷达信号模拟器的结构一般既包括软件，又包含硬件
8、。 通过计算机软件建立的信号模型便于修改以 适用于不同的 雷达环境。而硬件模块用来把计算机产生的数字信号经过相应的处理后实时的提供给雷达。在本项目中， 模拟器首先根据雷达工作参数预先设定并计算目 标，杂波数据， 然后将这些数据加载到模拟器硬件电路中， 硬件电路实时合成视频， 射频， 数字的雷 达回波信号，并将其输出至雷达的各个分机。 这样， 满足了雷达各部分的调试的需要。雷达的回波信号中一般包括下面三个组成部分:一是有用的雷达目 标回波，它相对 雷达来说可以是运动的，也可以是固定的; 其次是地面， 海面以及空中的云，雨等背 景形成的杂乱回 波: 再有就是天电 干扰， 热噪声等形成的噪声。 后两
9、种是我们不希望的干扰成分。 对于机载雷达而言， 由于飞机本身相对于地面处于运动状态， 地面，海面，空中 静止不动的的物体 相对与雷达有径向 速度， 其回 波信号的多普 勒效 应非常明 显， 使得杂波的功率谱变得非常复杂。 同时相控阵的 波束形状会随波束指向 变化而变 化， 这也增加了 杂波谱的复杂性. 另外由 于雷达高 速掠过不同的 地形， 其回波的 起伏现象也变得比地面雷达时剧烈得多。正是这些因素，使得无论是机载雷达信号处理系统还是机载雷达模拟器都比 地面雷达环境下复杂。对于本课题的机载火控雷达，目标一般是敌方的飞机， 导弹等高速目 标，杂波主要考虑地面海面的静止物体的信号反射， 可以通过频
10、谱分析将目 标从杂波中区别开来。 近年来，为了在强杂波背景中提取微 弱目 标信息， 广泛采用了 频域的检测与处 理技术。 在频域处 理中， 雷达杂波的 功率电子科技大学硕士论文谱是影响处理器设计和性能的主要因素，具有特殊的意义。我们依据杂波的形成原因将它分成主瓣杂波，副瓣杂波与高度线杂波等。我们在对机载相控阵雷达模拟器进行研究时， 采用了相干视频信号模拟方法在视频上模拟目 标的多普勒频率。为了 简化硬件设备， 通过用精密衰减器模拟天线子波束衰减的方法在一个通道中由目 标的 和信号 ( E) 产生方位差信号 ( D a)以 及俯仰 差( 刀) 信 号。 由 于 本 课 题中 机 载 相 控 阵
11、雷 达的 回 波 信 号 模 拟的 计 算 量 很 大， 甚 至不能有流水线延时，目 前实现实时计算极其困难，因此我们采用了离线计算的方法， 即主 控机根据雷达参数建立目 标， 杂 波的 数学模型， 根据数学模型先将数据算好。 模拟器工作时，主控机先通过 P C I 总线将目 标，杂波数据传递到模拟器目 标康波上的大容量存储器中， 模拟器再把这些数据按照精确的时序变换为数字， 视频， 射频信号实时传递给雷达。这种方法以大存储容量为代价减轻了 计算量的压力，能够为机载相控阵雷达提供实时的雷达回波信号， 满足了 雷达调试的需要。根据系统方案，在系统硬件的设计中，我们需要高性能，高速度的处理器，以
12、及大容量的存储器。 因 此在模拟器中， 我们采用了美国T I 公司的数字信号处理器( D S P )C 6 2 0 1 B为承 担控制任务的 芯片，其工作频率 达到了2 0 0 M H Z 。 该芯片 支持定点运算，可寻址空间达到 4 G 。其时钟周期为5 n s ， 运算速度达到 1 6 0 0 MI P S o 至于大容量的存储器，我们选用的是同步动态存储器 ( S D R A M) 干视频信号采样表示为:的高频因子都提取出来， 就得到视频根据式( 2 一可以 将点目 标回 波的 相兄 ( 4 ;r ) R “ Gy 一 Gya ( k T ) c o s 2 ; r 无 k T + B
13、( k T ) )兄 ， ( 4 n ) R a ( k T ) s i n 2 1 r 羌 k T + B ( k T ) rllesL一-T，尤中( 2 - 6 )产les.eees一-、.口T.尤了、口中其 中 ， k 表 示 采 样 号 ， 0 ( k T ) 为 复 包 络 的 相 位 。 雷 达 点 目 标 回 波 的 全 部 信 息 都 包含在这两个正交分量中。在用式 ( 2 - 6 ) 进行模拟时， 时 延可以 通过传送数据的时 刻来控制， 增益可以 通过 方向图 调制及目 标起伏来 控制。电子科技大学硕士论文三.目 标起伏模型由 于目 标的 运动与雷达的 扫描，目 标的雷 达
14、截面积不是 一个常数， 式 ( 2 - 3 ) 中复 反 射系数的Y是一 个随 机变量。 要精确的描 述目 标的 雷达截面积必须知 道它的 概率密度函 数与相关函数，这通常是很困 难的， 所以 雷达截面积难以 用精确的数学表达式来描述，只能 采用一些近似的数学模型， 最常用的是S w e r l i n g 模型， 它是x “ 分布模型的 一个特例， S w e r l i n g 模型把目 标的雷达截面积起伏分成四种情况。第一 类 ( S w e r l i n g I 型) : 目 标慢起伏， 指目 标被照 射时， 其雷 达截 面积 在一次扫描的所有脉冲之间完全相关，在两次扫描之间独立。目
15、 标的雷达截面积6 的概率密度函数服从指数分布:， _ 、 I ( 6 、P1 u， 二二e x p I 一- 1a又 Q 少( T -0( 2 - 7 )式中6是口的平均值。由 雷达方程知道，回波功率P与雷达截面积口成正比， 其 统 计 特 性 也 服 从 指 数 分 布 ， 将 式( 2 - 7 ) 中 6 换 成 P, v 换 成户 即 可 得 到P 的 分布 。 而 回 波 振 幅 A 的 分 布 则 与 复 反 射 系 数 Y 的 分 布 相 同 ， 由 式( 2 - 2 ) ， 得 到 尸= Q ,所以 Y 服从 瑞利 分布:Pex下-0，-2P ( Y ) = 一 共)l 2 Y
16、 , - )( 2 - 8 )式( 2 - 7 ) 与 式( 2 - 8 ) 的 对 应 关 系 为 2 Y , ， 二 (5 。 将 : 换 成 .4 ， Y 。 换 成 凡即 可得到A的分布。第二 类 ( S w e r l i n g I I 型) : 目 标快起 伏，目 标回 波在同 一次 扫 描的 脉 冲与 脉冲 之间 都是不相关的。6的 概率密 度与式 ( 2 - 7 ) 相同。第 三类 ( S w e r l i n g I I I 型 ) : 目 标慢 起 伏， 与1 型相同， 但雷 达 截面 积的 概率表达式与式 ( 2 - 7 ) 不同， 如式 ( 2 - 9 ) 所示。电子科技大学硕士论文_ ， _ 、4 62 6 1pl u) =2 e x p 一 ， 二 60 -/口 _0( 2 - 9 )同 样，由雷达方程可得回波功率尸的概率密度函数与式 ( 2 - 9 ) 相同，回波振幅A的概率密度函数为:9 A 3 A 2 、p k - 一 2 A “4 e x
