[發明專利]脈沖多普勒雷達多目標回波中頻信號模擬系統及方法

在審

• 申請號: 202110924711.8
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113433519A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 龍璐嵐;張宗昌;臧博;李林;姬紅兵;張文博;李登魁;吳梟
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

本發明提出了脈沖多普勒雷達多目標回波信號模擬系統及方法，解決了雷達回波信號模擬依賴復雜高速電路、參數調整不精確的問題。系統中的噪聲和調頻脈沖回波產生模塊輸出均連至頂層輸出模塊；最終輸出信號為脈沖多普勒雷達多目標中頻回波信號。方法包括構建模擬系統軟件框架；選擇不移植子單元；對必需移植子單元移植；噪聲信號、調頻脈沖回波信號及多目標回波信號產生并輸出；最終輸出加噪后的多目標模擬回波。本發明以軟件嵌入雷達可編程平臺，不需外部復雜電路，模塊化設計便于移植和二次開發。軟件結構簡單、參數易調整、易于精確數字化分析，降低了硬件成本和現場測試風險，適合雷達模擬系統驗證、對抗干擾測試等。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，主要涉及多普勒雷達的回波模擬，具體是一種脈沖多普勒雷達多目標中頻信號模擬系統及方法，可用于模擬實際脈沖多普勒雷達對目標的探測回波信號。

技術背景

隨著半導體等各個領域的科學進步，雷達技術迅速發展，其應用領域及研究內容在不斷擴展，涉及民用、軍事等各個方面。現代雷達不僅測量目標的俯仰、方位、距離，還包括目標速度以及其他相關信息。現代雷達種類繁多，根據雷達波形體制可劃分為連續波雷達和脈沖雷達，其中多普勒脈沖雷達作為全相參雷達的一種，利用多普勒效應來探測運動目標的位置和速度，具有較強的抗干擾性能。雷達探測的關鍵技術在于對目標回波的接收和分析，當雷達信號處理樣機研發完成需要測試或在使用工作中需要故障排查，可通過本系統及方法產生目標回波模擬信號，對比雷達信號處理機輸出結果與擬設定目標回波的參數是否一致，從而驗證樣機是否工作正常。

通過產生目標回波對雷達系統進行測試是現代技術人員雷達研發時的普遍測試流程，現代雷達測試過程中存在的主要技術問題包括測試硬件成本高、空間環境要求特殊等，且涉及復雜的軟硬件操作流程，對于實體雷達目標也不易于即時調整參數，無法精準數字化描述，因此工程技術人員在雷達系統研發設計以及故障排查分析時常采用計算機或板級仿真進行模擬。現有方法如射頻直接采樣進行波形存儲與回放的系統產生回波信號通常需要耗費較大的存儲器空間，需采用數字射頻存儲器(DRFM)等高速存儲器件，對于其存儲容量和控制速度有較高要求，模擬動態目標時需不斷更新和讀取不同地址數據來產生目標回波波形，信號合成流程復雜，對用戶使用與軟件代碼的后續封裝和移植帶來不便；對于基于現場可編程門陣列(FPGA)與數字信號處理器(DSP)控制直接數字頻率合成器(DDS)的系統構架，雖成本較低，但波形產生不靈活，且受到DDS器件本身相位截斷雜散、輸出模擬濾波器附加相位影響等因素限制。

基于硬件平臺的雷達回波模擬系統不可避免地需要高速數字與模擬器件、大容量存儲器，信號合成流程和硬件組件復雜，成本高昂，電路系統中的噪聲和信號雜散無法根本上抑制，模擬信號參數的精確度也受模擬電路性能限制，且成品樣機不利于模塊化封裝和用戶的二次移植使用。

本發明所述的目標回波信號模擬相比于其他仿真模擬方法簡化了流程和系統結構，具有軟件結構簡單、參數易調整、精確數字化分析等特點，非常適合雷達系統驗證、雷達對抗干擾測試等領域，在計算機和片上數字化仿真快速發展的今天，該發明將有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種易于參數精確化調整、信號合成流程簡單、方便模塊化封裝的脈沖多普勒雷達多目標回波中頻信號模擬系統及方法。

本發明是一種脈沖多普勒雷達多目標中頻回波信號模擬系統，其特征在于，包括噪聲產生模塊、調頻脈沖回波產生模塊和頂層輸出模塊；噪聲產生模塊的輸出連接至頂層輸出模塊的輸入端，調頻脈沖回波產生模塊的輸出也連接至頂層輸出模塊的輸入端，頂層輸出模塊的輸出為模擬系統的輸出，輸出信號為脈沖多普勒雷達多目標中頻回波信號；其中：

所述噪聲產生模塊用于產生頻帶限制的高斯白噪聲，高斯白噪聲的頻帶限制范圍和幅值可調整；

所述調頻脈沖回波產生模塊用于產生單個或多個目標的調頻脈沖回波信號，模擬多普勒脈沖雷達體制下的多目標回波，各個目標的調頻脈沖信號的延遲時間、多普勒速度和幅度參數均可調整；