雷達目標模擬器關鍵技術

文/高學利

雷達目標模擬器關鍵技術

文/高學利

早期出于軍事目的需要，誕生出來的雷達就是通過對輻射出的電磁波反射回來的信號接收處理，來獲取探索目標的關鍵信息。但是隨著科技程度的不斷提高，現(xiàn)有的戰(zhàn)時條件并不具備這樣的環(huán)境，也沒有必要。而雷達目標模擬器就是為了在研制更高性能的雷達設備的過程中，有效避免人力和物力的浪費。其關鍵技術決定了研究的進度和雷達目標模擬器的性能。本文以雷達目標模擬器的發(fā)展作為出發(fā)點，對雷達目標模擬器的幾項關鍵技術作了探討。

雷達 目標模擬器 回波時延 強度

先進的雷達是衡量一個國家國防實力的重要指標。雷達的研制不同于通信技術的探索。在信號源的發(fā)射上，并不具備任何有用的目標信息。而雷達則是體現(xiàn)在電磁波輻射到對象和目標的調(diào)制過程中，仍然體現(xiàn)在回波的時延、強度因素以及速度信息等。而雷達目標模擬器是對這些回波數(shù)據(jù)的關鍵參數(shù)以特定算法來去除干擾信息，解調(diào)出探索目標的關鍵信息。在其關鍵技術的探索上需要實現(xiàn)的目標要求是非常高的。

1 雷達目標模擬器的關鍵技術要求

（1）關鍵技術的數(shù)字化模擬途徑。現(xiàn)有的目標模擬技術幾乎已經(jīng)完全跨越了模擬化，向全數(shù)字化模擬器前進。在模擬器的軟件重新分配中，以現(xiàn)有的射頻存儲器技術、DDS技術、光纖延時線技術以及全數(shù)字模擬器技術為代表。

（2）在中頻的發(fā)展處理上，更為優(yōu)異與顯著。中頻信號的處理發(fā)展優(yōu)勢主要來源于高速的存儲性能突破了傳統(tǒng)的雷達信號芯片的處理極限。當然，除了速度上的表現(xiàn)外，這同樣與通信技術架構的多輸入多輸出技術相關性，雷達的通道也實現(xiàn)為多通道的輸出。

（3）在輸出進度和輸出能力的問題上，需要疊加出更加有效的噪聲污染和干擾，以便于形成雷達在天線和測試距離的進度和波束形成上在算法表現(xiàn)能力上更為明顯。這也是檢驗高標準的雷達信號機的性能實驗是否可行的標準之一。

（4）除了擁有高性能等輸出精度方面的指標外，在現(xiàn)有的交互數(shù)據(jù)上，其通用性的配置與接口仍然以維護和故障檢測為重要手段。在系統(tǒng)的軟件問題上通過算法改變來修正諸如波形變化的異常情況。

由此可以看出，現(xiàn)代的雷達目標模擬器不在局限于傳統(tǒng)的發(fā)展，在多功能、多目標以及高性能的發(fā)展過渡到的中頻雷達目標模擬器上，其關鍵技術也應該圍繞在這樣的基礎要求上進行展開。

2 不同架構的雷達目標模擬器

2.1 FPGA與PCI結合的雷達目標模擬器

FPGA是現(xiàn)場可編程口陣列的簡稱，在通信領域的數(shù)字信號上，具備更為高效的信號處理能力，而應用在雷達回波的信號模擬輸出過程中，也能得到廣泛的應用，而這種處理器件常見于搭配PCI總線。這主要是結合其自身在擴展性的優(yōu)勢上進行的描述，這種價格不僅契合了現(xiàn)代模擬器的通用性要求，還能將雷達目標模擬器的性能得到更合理地兼容處理。這也是其廣泛處理的結果。

2.2 DSP與CPCI的雷達目標模擬器

DSP的數(shù)據(jù)處理能力是實時表現(xiàn)的運算數(shù)據(jù)領域的表現(xiàn)，與犧牲部分性能而具備更加優(yōu)異的散熱性能與可靠性的CPCI總線基礎的搭配使得也成為在雷達目標模擬器的領域擁有一定的市場，其主要針對的環(huán)境是更為廣闊的適用環(huán)境。

2.3 混合雷達目標模擬器

現(xiàn)有的硬件與軟件發(fā)展呈現(xiàn)出百花齊放的趨勢，使得在不同硬件與軟件的結合以及搭配問題上體現(xiàn)出更加優(yōu)異的核心架構趨勢。根據(jù)需求搭配出不同適合場景的雷達運算數(shù)據(jù)。在混合雷達目標模擬器的過程中，不僅可以考慮FPGA的并行處理的數(shù)據(jù)優(yōu)勢，在DSP的高速運算能力取舍上，在系統(tǒng)處理的規(guī)范過程中，對性能的總線復雜性所表現(xiàn)出來的優(yōu)勢對局中，選擇更為合乎規(guī)范的技術。例如在VME在DSP的技術設計上，更為核心的橋梁能力才得以表現(xiàn)。在橋梁的雷達目標模擬器的問題處理上，兼具復雜性能時就會特別考慮。

3 回波驗證算法

3.1 空域譜估計技術

空域譜估計技術會依據(jù)空間信號的來波方向與分辨率來對其進行估計。現(xiàn)代的空間譜估計方法不在局限于傳統(tǒng)的陣列長度和孔徑，而會選擇更為高效的突破現(xiàn)有分辨能力的幾何結構和高效的信噪比。其中以Capon方法來估計回波方向，并考慮分辨能力的幾何結構與信噪比，其主要算法的思想是以某一方向的信號功率為其不變的情況下，使得影響的功率最小。

3.2 數(shù)字波束的形成

數(shù)字波束的形成其使用方式是對雷達和聲吶的表現(xiàn)上，對空域鋁箔的控制和波束形成更為精準的探測目標，以此獲得更多的探測信息。這在當時是被用于軍事領域的。但是區(qū)別于此的同時，在調(diào)整陣元型號的相位疊加過程中，能夠降低副瓣而達到其軍事目標。當然也會對現(xiàn)有的方向進行調(diào)整。

4 雷達目標回波模擬器的關鍵技術

4.1 實現(xiàn)多通道的時鐘同步

時鐘設計不僅在電磁輻射領域的相關性非常受人重視，在雷達模擬設計上也獲得了大多數(shù)的關注。在多通道的目標實現(xiàn)上，陣列雷達通過時鐘設計來關聯(lián)同步控制，并保證現(xiàn)有的板卡控制與同步影響的時鐘芯片匹配，時鐘偏斜與抖動兩個指標得到同步確定。這也是衡量常用的設計參數(shù)中的性能優(yōu)異來決定的。

4.2 實現(xiàn)多通道的一致性校正

現(xiàn)有的校正方法一般以在線和離線區(qū)分。通過對已有外界的測試型號來進行通道之間的幅度調(diào)頻差異來獲取通道的補償，從而確保特定環(huán)境下的校正精度得到修正。這種并不依賴于外部測試信號的數(shù)據(jù)方法獲得了理論上的認可，而算法實現(xiàn)上，則表現(xiàn)出更為困難的劣勢。因此，要注定算法實現(xiàn)的過程中，來彌補誤差，是實現(xiàn)雷達研究的關鍵。

5 結束語

綜上所述，現(xiàn)有的雷達目標模擬器所涉及的關鍵技術要考慮的因素很多。但只要對雷達目標的模擬器的技術要求有認識基礎上，在傳統(tǒng)的基礎上來完善和突破能更好地適應雷達目標模擬器的設計與實現(xiàn)，這也是探討的意義所在，為雷達的發(fā)展貢獻出微薄之力。

[1]莊雷,張海龍,李賽輝等.基于FPGA的雷達目標模擬器設計[J].雷達與對抗,2016(04):45-48.

[2]柏雄文.雷達多目標中頻模擬器的設計與實現(xiàn)[D].南京理工大學,2016.

[3]馬敏.雷達模擬器軟件的研究與設計[J].科技視界,2016(26):11-12.

作者單位空軍二十三廠 北京市 102200