基于PXI總線的毫米波雷達信號模擬器的設計與實現

楊藝東　蘇新彥　高虹　張慧

摘 要：文章設計了一個基于PXI總線的毫米波雷達信號模擬器，通過對實際采樣信號進行仿真分析建立毫米波雷達信號模型，進而模擬實際環境中不同頻率范圍、不同參數特性的毫米波雷達回波信號。重點介紹了信號的仿真模型建立及基于PXI6711板卡的信號生成。測試結果表明，該模擬器具有模擬頻率范圍廣、功能擴展性強、方便攜帶等特點，可廣泛應用于雷達及其相關測試平臺的檢測。

關鍵詞：毫米波；PXIe；模擬器；電子對抗

引言

現代軍事技術發展迅速，對電子裝備尤其雷達的性能要求不斷提高，雷達產品的更新頻率不斷加快。因此，需盡可能縮短雷達系統研制和實驗的周期，同時還要保證新型雷達工作頻率大、精度高、能模擬復雜雷達信號等基本要求[1]。

文章針對國內現有雷達及雷達模擬器體積較大、功能單一、研制實驗成本較高、效率低下等問題[2]，通過對實際雷達回波信號進行仿真并建立函數模型實現了一種基于PXI總線工作在毫米波段的雷達信號模擬系統[3，4，5]。該系統具有多通道信號輸出、控制面板簡單易操作、體積小、便于外場雷達系統檢測等特點。

1 總體設計

毫米波雷達信號模擬器的總體設計如圖1所示，模擬器主要分為軟件仿真、硬件信號輸出兩個單元。軟件仿真主要通過對實際采樣信號進行曲線擬合進而得到雷達信號的數學模型，然后通過相應的算法進行軟件模擬；硬件信號輸出單元主要通過對硬件設備的初始化，通過PXI總線和SCB-68A連接線將生成的信號通過BNC輸出。

2 軟件設計

雷達測速的基本原理是；目標相對于雷達運動時會產生多普勒效應，通過頻譜分析可以提取得到運動物體的時頻關系，進而計算速度。毫米波雷達信號模擬器模擬的信號是包含周圍環境信息及目標信息的雷達回波信號[6]。

該模擬器軟件設計主要包括毫米波信號的數學模型建立和軟件仿真。毫米波信號的數學模型建立模塊主要通過MATLAB曲線擬合工具箱對實際采集到的有效毫米波信號進行曲線擬合，進而得到信號與時間的函數關系模型；毫米波信號的軟件仿真在航天測控的智能平板電腦通過Labwindows/CVI軟件實現，軟件仿真模塊包括前面板的設計和驅動函數的編寫，前面板的設計主要對雷達的各項參數及信號輸出進行實際操作時的手動設置，驅動函數的編寫主要通過對PXI6711板卡的硬件驅動程序的編寫。

3 硬件設計

硬件設計主要包括智能平板及PXI6711板卡的初始化和SCB-68A與整個系統的連接進而輸出所需的波形。航天測控公司的AMC58234智能平板有4個PXI總線的插槽，可同時插入4塊PXI6711板卡輸出8路雷達信號，單路信號的輸出通過SCB-68A連接線連接外設輸出。

4 模擬器測試

模擬器可以輸出三種信號線性調頻信號、非線性調頻信號、毫米波雷達信號。線性調頻信號如圖2所示，圖中信號頻率變化為0-2Mhz；毫米波雷達信號如圖3所示，軟件根據用戶輸入的高速運動目標的速度及其他相關雷達信號參數得到的波形。

5 結束語

文章結合PXI總線，在Labwinows/CVI環境下有軟件控制完成信號的建模、仿真、輸出及信號的實時顯示等功能實現了信號模擬器的軟件設計，通過PXI總線及SCB-68A實現了信號的實際輸出。該毫米波雷達信號模擬器方便快捷、界面操作靈活、便于升級維護，可廣泛應用于工程測控實驗中。

參考文獻

[1]周杏鵬.現代檢測技術[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]王建新，楊世鳳，隋美麗.LabWindows/CVI 測試技術及工程應用[M].北京：化學工業出版社，2006.

[3]石法通，馮松濤.虛擬仿真技術在實踐中的應用[J].科技創新與應用，2012（15）：25.

[4]National Instrument.PXI-6711 User Manual，2014（4）.

[5]李毓輝，郭群山，鄭強.利用NI-DAQ使PXI6713實現正弦波和方波的輸出[J].儀表技術，2004（5）.

[6]王磊.多頻連續波雷達視頻信號模擬器的設計與實現[D].西安電子科技大學，2006.