雷达目标模拟器数字处理设计

摘要：现代雷达的调试和性能鉴定中，需要模拟雷达的目标回波，本文根据点目标视频模拟模型的原理及算法，设计了雷达目标模拟器视频回波信号产生、处理的方案，
　　关键词：目标模拟DSP视频回波
　　
　　一、前言
　　在现代雷达研制和调制过程，对雷达性能和指标的测试是一个重要环节，如果都采用外场试飞不仅要耗费大量的人力、物力，而且使研制周期加长，因此采用目标模拟技术是一个理想的选择。雷达目标模拟器既能模拟雷达系统参与动态综合试验的目标数据（动态激励），也能模拟雷达系统独立工作时的目标数据（静态激励）而数字处理部分是雷达目标模拟器的一个十分重要的组成部分，担负着目标回波的计算和视频信号发生的任务。
　　本文介绍了一种雷达目标模拟器的数字处理部分，并详细的说明了目标回波和视频信号产生、处理的软、硬件设计。
　　二、功能及组成
　　（1）功能
　　目标模拟器数字处理部分安装在作为主机平台的工椌机中。目标模拟器数字处理部分接收来自主机的目标参数，根据这些参数计算产生目标回波数据并送入数据存储器中，同时在发射信号的触发下，触发D/A转换器从数据存储器中取数并转换成相应的视频信号输出。
　　目标模拟器DSP处理部分的基本功能如下：
　　产生单目标非脉压目标回波视频信号
　　产生单目标脉压目标回波视频信号
　　（2）组成
　　目标模拟器数字处理部分由硬件和软件两部分组成。
　　硬件部分组成由数据处理单元、视频发生单元、辅助电路板和滤波器电路板4部分组成。其中数据处理单元由一块Darlington电路板组成，内含两块ADSP-21060处理器和外存；视频发生单元由两块SHARCPAC-A2模块组成，每个子模块含两片ADSP-21060处理器和两路最高采样频率为40MHzDAC，该两模块安装在Darlington电路板上。硬件部分共占用3个主机插槽，其中一个必须是PCI插槽。
　　软件部分包含了回波数据计算和控制等单元。
　　三、硬件设计
　　（1）Darlington电路板
　　Darlington电路板是SpectrumSignal公司生产的PCI总线DSP处理板，其基本配置和外形结构如下：
　　
　　
　　Darlington电路板的两个SHARCPAC子卡位置用于安装两块SHARCPAC-A2模块。来自主机的目标参数通PCI接口写入Darlington电路板母板上的SHARC0的外存区。外部发射触发脉冲接入Darlington电路板母板上的IRQin接口，A/E方波接入FLAGin接口。在每个发射触发脉冲引发相应的SHARC中断，中断后SHARC采集A/E方波信号和目标参数，然后再计算相应的目标回波数据。目标回波数据按发射周期计算，可产生单目标回波数据，数据计算分配在Darlington电路板母板上的两个SHARC和相应SHARCPAC-A2子板上的一个SHARC总共4个SHARC处理器中完成。
　　产生的回波数据包括了回波的延时、幅度和相位。因DAC的动态范围只有60dB，当回波幅度超过时，回波数据按实际值衰减20dB产生，同时输出离散量指示模拟部分对输入视频信号放大20dB。
　　（2）SHARCPAC-A2电路板
　　SHARCPAC-A2电路板是SpectrumSignal公司生产的带有双通道、最大转换频率为40MHz、12位D/A转换模块，其动态范围为60dB。SHARCPAC-A2电路板基本配置如下：
　　
　　
　　SHARCPAC-A2电路板的SHARC1处理器接收来自SHARC0处理器和Darlington电路板上的SHARC处理器产生的目标回波数据，并将该回波数据写入FIFO中。两个D/A变换器在外时钟和外触发脉冲（发射触发）的控制下从FIFO中读取回波数据后变换为相应的视频信号并从PCI面板输出。回波数据在SHARC1的数据区中按延时关系存储，写FIFO时按顺序从数据区中读出并写入FIFO中。
　　目标回波视频信号最大带宽为4MHz（DBS脉压），D/A采样脉冲为外时钟，频率为5MHz。SHARCPAC-A2模块D/A输出接有低通滤波器和放大器，带宽为22MHz，输出电压范围0～1V直流耦合，输出阻抗75。为保证视频信号无混叠，在视频处理板上需设抗混叠滤波器，带宽为1.5MHz。
　　SHARCPAC-A2电路板需外部提供发射触发脉冲和5MHz同步DAC采样脉冲。
　　（3）辅助电路板基本组成
　　辅助发生电路板为自行设计的ISA或PCI插卡电路板，用于为Darlington和SHARCPAC-A2电路板提供辅助信号。如：匹配接收发射触发信号，离散信号的接收和输出驱动等。
　　（4）滤波电路板需求
　　滤波电路板用于对SHARCPAC-A2电路板输出的视频信号平滑滤波。共需4路滤波器，分别对应相应的和路、差路的I和Q输出信号。在脉压状态雷达回波视频信号的带宽为1.5MHz，在非脉压状态带宽为1MHz。滤波器需直流耦合，输入直流偏移0.5V，输出直流偏移0V，输入阻抗75。
　　滤波器带宽要求为：
　　            3dB截止带宽                1.5MHz
　　            20dB抑止带宽                3.5MHz
　　            通带内波动                    ≤1dB
　　            通道隔离                    40dB
　　四、软件设计
　　目标模拟器DSP处理部分的软件设计平台为APEX3.2，程序语言为C语言和少量SHARC汇编语言。
　　软件完成的主要任务为根据目标参数计算目标回波数据，并将回波数据按延时关系存储在回波数据存储器中，在发射触发脉冲的触发下按时间时序送DAC变换输出回波视频信号。软件流程图见下页：
　　本软件通过读取主机送来的目标参数来产生视频回波数据，具体完成以下功能：
　　－状态转换时发送复位包；
　　－读取由汇编程序存在外存中的常量并根据相应的变量产生视频回波数据；
　　－发送相应状态的视频回波数据。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　五、结束语
　　雷达目标模拟器作为雷达的辅助设备，它的通用形和简便性越来越受到人们的重视，对雷达目标模拟的研究也越来越多，本文阐述了一种点目标视频模拟信号产生、处理的的软、硬件的设计方法。
　　参考文献：
　　1.    法锐.通用雷达目标模拟器，2002
　　2.    许正荣.运动目标的模拟，合肥工业大学，1998