跟着军事技能的高速开展，现代雷达体系面临着严峻的应战。为习惯新形势，在现代数字信号处理技能和数字核算机高速开展的基础上，核算机仿真技能得到广泛应用，这也促进雷达信号模仿技能快速开展。雷达信号模仿器是现代模仿技能与雷达技能相结合的产品，其在实践雷达体系不具备的条件下发生出所需的雷达回波信号，这在雷达调试、功用评价等方面具有重要用处。且跟着雷达信号模仿技能的不断开展，已成为雷达技能的一个重要分支。
当今雷达信号模仿器多选用软硬结合的规划办法，使得体系有更大的灵活性。可选用编程的办法设置所需的模仿雷达信号的各种参数，使模仿器能完结多种信号类型。本文论说的信号模仿器首要针对某雷达对立设备提出，依照实践要求，发生多通道且彼此独立的雷达信号，可供给给雷达对立设备趋于实在的雷达环境。
1 模仿器规划思维
该雷达信号模仿器的首要规划思维是，关于雷达回波信号，因为数据量大，所以选用高速、高功用的DSP芯片进行部分核算，并实时操控依据FPGA的直接数字频率组成器发生雷达模仿信号，且最多可发生4路彻底独立的信号。
该模仿器方案方案选用网络和本地两种办法将模仿器的各项参数发送给体系，本地经过一块ARM处理器调配触摸屏构建人机交互体系，即可承受网络传送的参数也可本地手动设置参数(包含中心：频率、脉宽、脉冲重复周期、调频方法、调频周期、调相编码、子码宽度、天线扫描类型及扫描周期等)。ARM处理器将设置好的参数经过高速USB接口或SPI接口发送至DSP。而DSP接纳数据并解析，一起判别每一路信号类型，并核算出实时参数发送给FPGA。
在FPCA内部构建一个直接数字频率组成器，由Matlab预先生成正余弦函数表并导入FPGA的RAM中，以备查找。一起，FPGA将DSP送来的参数也存入RAM，并核算回波信号的实时相位，然后经过相位查找正余弦函数表进行输出。终究经过高速D/A芯片将信号转化为模仿信号，再进行天线扫描调制、滤波、扩大输送至射频发送端。信号模仿进程如图1所示。
2 模仿器的硬件完结
模仿器的硬件完结框图，如图2所示。体系硬件选用ADI公司的BF533作为数字信号处理器。选用Xilinx公司的XC5VLX30芯片作为信号组成模块，并在其内部构建DDS，输出至高速D/A转化芯片AD9739。天线扫描调制模块由DSP担任脉冲包络调制核算，将核算好的调制码发送给FPGA，再由FPGA操控数控衰减器进行调制。
ADSP-BF533是ADI公司主频高达600 MHz的高功用Blackfin处理器，BF533处理器内核包含2个16位乘法器，2个40位的累加器，2个40位的ALU，4个视频ALU和1个40位移位器。外部存储器经过外部总线接口单元(EBIU)进行拜访，并可与最多4个异步存储器设备无缝衔接。处理器有多个独立的DMA操控器，能以最小的DSP内核开支完结主动的数据传输且具有1个SPI兼容端口，能使操控器与多个SPI兼容的设备通讯。以上特性均满意本方案对数字信号处理器的功用要求，并可高速完结DSP与USB，FPGA以及其他SPI设配的数据交换。
因为DDS内核为全数字结构，其自身又是一个相位操控体系，因而可在DDS规划中方便地参加数字调频、调相及调幅的功用，以发生ASK、FSK、PSK、MSK等多种信号。本规划选用添加多种功用的DDS改善结构，如图3所示。
改善后的DDS可用于发生常见的恣意波形，如图3所示。在相位累加器的输入端添加一个加法器，便可完结频移键控(FSK)。若在相位累加器前添加一个频率累加器，则后相位累加器的相位输出呈平方函数特性，而该相位特性是线性调频信号的相位特征，因而可完结线性调频信号。该频率累加器在FPGA经过积分器完结，若在频率累加器前面加一个ROM /RAM，则可由软件来操控完结非线性调频功用。相位累加器的输出信号是代表相位值的数字信号，因而在累加器的后边添加一个加法器便可轻易地完结相移或相位调制。
相位波形转化部分用查找ROM表的办法进行，将核算出的相位值作为地址输入，查找出信号幅值输出。
因关于一个正弦波，用恣意象限的波形数据就能包含整个周期的信息，所以查找表中只需存储[0，π/2]的波形。而在查找的进程中充分使用三角恒等式的改换，故运用了一种近似的办法。假定一个周期的波形用深度为218的地址查找，则1/4周期的信号用位宽16 bit的地址线即可。
体系中，DAC选用AD公司D/A转化器AD9739。AD9739是一款14位的射频D/A转化器，采样时钟速率最高可抵达2.5 GHz，其是现在ADI公司高速D/A产品中转化速率最高的一款芯片。AD9739包含一个串行外设接口(SPI)，其被用于状况寄存器的回读和装备。此外，其还有3种作业方法分别为一般方法、归零(RZ)方法和混频方法。这3种方法下的坚持采样脉冲频谱图，如图4所示。
图4所示，关于一般方法而言，其坚持采样脉冲的频谱图为sinc函数，且在Fs处衰减至最低，在与数字样本频谱相乘的进程中，可提取出信号的基频重量，而镜频重量则被有用按捺。但为得到中频频率重量，若运用一般方法，就需要再经过一个乘法器进行混频，然后得到所需的中频信号的重量。关于归零方法而言，其频谱在第1、2、3奈奎斯特区域均相对较为滑润，且在2Fs处衰减至最低，虽频谱相对较为滑润，但其整体而言增益较低，难以有用提取出所需的中频频率重量。而关于混频方法而言，从频谱图可看出，在奈奎斯特2区增益较大，且在0.75Fs处增益抵达最大，然后可有用地按捺基频重量而添加镜频重量，并可直接提取出所需的中频频率重量，这相关于一般方法，便可省去混频的环节。因为本模仿器输出的是中频信号，其间心频率为960 MHz，因而文中选用混频方法。
3 模仿器雷达信号类型
从雷达辐射信号波形来看，各种技能体系的雷达选用的信号方法首要包含脉冲调幅信号、线性调频脉冲信号、相位编码脉冲信号等。在雷达信号环境仿真中，需树立雷达信号环境的仿真模型，其间包含雷达脉冲信号模型、天线扫描模型、多信号脉冲排序模型等。本模仿器体系可供给载波频率(RF)模型、脉冲重复间隔(PRI)模型和脉冲幅度(PA)模型。而关于一切的模型均可经过DSP软件核算完结。
3.1 RF模型
(1)固定载频雷达。关于该雷达，雷达发射脉冲序列的载频坚持不变，RF模型为
RFi=RF，i=1，2，3… (1)
式中，RF为雷达脉冲载频的中心频率，其为一非时变确实定性常数。
(2)频率捷变雷达。关于该雷达，有两种捷变方法，即脉间捷变频和脉组捷变频方法。脉间捷变频方法选用捷变技能，使雷达每个脉冲的载频在一个较宽的频段上作随机的快速跃变。若频率捷变规模为△RF，则脉间捷变频雷达的RF模型为
其间，rand(i)是[0，M-1]之间的均匀分布整型伪随机数;M是捷变频点数。
脉组捷变频方法是指雷达脉冲的载频随机捷变是成组改变的。组内脉冲的载频相同，组间脉冲载频不同，且随机捷变。若频率捷变规模为△RF，则脉组捷变频雷达的RF模型为
其间，rand(i)是[0，M-1]之间的均匀分布整型伪随机数;M是捷变频点数;K是分组脉冲数;int(k)是取整函数。
(3)频率分集雷达。关于该雷达，其一起发射一组具有相同脉宽和重频的发射脉冲，这些脉冲的载频各不相同，设频率分集数为M，频率分集的频率集为
，则RF模型为
3.2 PRI模型
(1)重频固定雷达。关于重频固定雷达，雷达脉冲的脉冲重复间隔(PRI)坚持不变，PRI模型为
PRIi=PRI，i=1，2，3… (5)
其间，PRI为一非时变确实定性常数。
(2)重频颤动雷达。关于该雷达，其PRI值一般是在必定规模内随机改变的。这种改变是随机的，但也可按必定舰律改变。其PRI模型为
PRIi=PRI0+δT，i=1，2，3… (6)
其间，PRI0为雷达信号PRI的中心值或平均值，δT是颤动量，其是在规模[-△PRI，+△PRI]内均匀分布的随机序列。△PRI与PRI的比值称为最大颤动量
式中，γ用以体现颤动的相对巨细，其典型值为±1%～±10%。
(3)重频参差雷达。关于该雷达，重频参差雷达是一种具有多个重复频率的雷达。其参差办法一般有2参差、3参差等，最多则可能有16参差。但最常用2参差和3参差。关于具有M个PRI的雷达，PRI模型为
PRIi=PRIk，k=mod(i，M)，i=1，2，3… (8)
其间，M为参差周期数，每经过M个脉冲，各参差PRI值循环改变一次。参差PRI脉冲列的总重复周期等于一切参差周期之和。
3.3 PA模型
因为仿真的信号环境与侦查体系内部无关，脉冲幅度可用抵达侦查体系处的辐射源功率密度表明，这儿取功率密度的对数作为脉冲幅度。设雷达信号功率为Pt，天线增益为Gt，侦查机与雷达之间的间隔为R，电波大气传达损耗为L，则脉冲功率可表明为
式中，F(θ)为归一化的天线方向图函数。对处于盯梢状况下的雷达，F(θ)=1;而对处于查找状况下的雷达，F(θ)受雷达波束形状和扫描办法的影响。在详细核算时，运用的脉冲幅度与上式的脉冲功率还需进行转化，将其转化成电压值运用。
4 模仿器的软件完结
在雷达模仿器的规划中，软件规划作业包含经过串行SPI接口编程装备时钟和D/A芯片;DSP经过总线与USB和FPGA进行通讯;DSP内部进行数据处理;FPGA使用Verilog硬件描绘言语，完结DDS的逻辑译码等作业。
DSP程序首要经过ADI公司供给的开发软件VisualDSP++进行编程，生成可烧写到Flash中的ldr文件。FPGA的编程用Xilinx公司的软件开发包ISE，完结信号组成。体系软件流程图，如图5所示。
中止是DSP与FPGA之间通讯的时序操控信号。在每个脉冲周期内，FPGA完结接纳DSP经过总线发送的数据，当即给DSP发送中止信号，且经过总线发送一组二进制标志位，低4位有用。FPGA依据时序判别下一组信号的通道号，并将相应方位置位。DSP经过判别标志位来挑选发送的雷达参数。
5 结束语
文中选用DSP与FPGA相结合的办法模仿雷达信号，并经过软件设置雷达参数。图6和图7为示波器上观测到的实践输出信号。图6为规范正弦输出信号，图7为独立的四通道在不同调制方法下的雷达脉冲。
如图7所示，第1通道为固定频率、固定PRI的脉冲信号;第2通道为频率捷变脉冲信号，可看到相邻脉冲之间频率不同，且改变无规律;第3通道为频率组变，每三个脉冲为一组，组间频率随机改变;第4通道PRI参差调制，每3个脉冲为一周期，组内PRI各不相同。
