下载文档原格式
辐射式雷达信号模拟器的设计与实现一、绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容1.4 研究方法1.5 研究目标和意义二、雷达信号基础2.1 辐射式雷达原理2.2 雷达信号特征2.3 现有雷达信号模拟器的不足三、辐射式雷达信号模拟器的设计3.1 硬件架构设计3.2 软件框架设计3.3 关键技术的实现方法四、辐射式雷达信号模拟器的实现4.1 系统模块实现4.2 实验方法和实验步骤4.3 实验结果分析五、总结与展望5.1 研究成果总结5.2 存在问题和不足5.3 展望未来研究工作方向一、绪论雷达作为现代战争领域的重要一部分，是一种通过接收、处理回波信号，实现目标探测、跟踪、辨识以及瞄准的电子设备。
辐射式雷达作为电子对抗及战斗机能测试等领域中常用的设备之一，其信号仿真技术的研究意义备受关注。
雷达信号仿真可以有效地评估雷达系统性能、检验雷达仿真模型及调试雷达系统，是雷达相关研究领域中必不可少的一项工作。
在强磁干扰场下，雷达的性能往往会受到很大的影响，因此，辐射式雷达信号的仿真研究显得更加重要。
辐射式雷达信号仿真技术能够有效地提升雷达系统抗干扰能力，增强其在电子对抗领域中的作战能力。
同时，仿真技术也可应用于雷达系统的性能测试及更好地指导雷达产品的研发工作。
当前，国内外研究人员基于雷达系统的特点，发展了多种针对雷达信号仿真的技术，比如基于多径模型的雷达信号仿真、基于模型库的雷达信号仿真、基于模型参数的雷达信号仿真等。
然而，这些技术都存在一些局限性，如难以充分体现雷达发射机、天线和环境因素等方面的仿真效果，同时也难以满足实际测试需求。
因此，设计一种针对辐射式雷达信号的仿真器成为了研究的重要方向。
二、雷达信号基础2.1 辐射式雷达原理辐射式雷达被广泛应用于军事、民用和科学研究等领域，在实际的应用过程中，雷达的基本工作原理是利用雷达发射机产生的电磁波，经过天线辐射出去，当其与目标相遇，相互作用后会发生回波，这些回波被天线接收后送入雷达接收机，经过处理和解调后就能得出回波信号中蕴含的目标信息。
引言雷达中频信号模拟器在雷达领域具有广泛的应用，可以用作频率合成器的重要组成部分，还可以作为调试检测时的模拟雷达中频回波信号的生成。
直接数字合成技术（Direct Digital Frequency Synthesis）产生于上世纪七十年代初，与传统频率合成技术相比，DDS技术具有高的输出频率分辨率、高精度、低相噪、切换频率时保持相位连续等优点[1-6]。
传统的直接频率合成和锁相频率合成（PLL）已不能满足现代雷达频率捷变、波形参数捷变等快速跳频的需求[7]。
DDS技术是一种全数字技术[2-4]，为满足现在雷达所需信号的要求，频率合成就是用一个高稳定度与高标准度的标准频率源作为参考，通过对该频率进行各项运算和滤波后得到相同稳定度和准确度的不同的频率信号，作为雷达发射的基准频率。
中频信号模拟器作为辅助调试检测雷达使用时，需要对雷达接收到的回波信号进行模拟，产生相同频率的雷达回波信号便于整个接收通道的检查，可以辅助雷达完成距离零位标定、角度零位标定、相位补偿等各项工作。
1 DDS基本工作原理图1是DDS的工作原理框图[6]，在DDS内核中作为DDS的系统时钟，N位全加器对频率控制字F和相位寄存器的N位输出值进行叠加运算[2][4]，相位寄存器后信号流向分为两路，主路与相位控制字P通过加法器再次叠加运算后生成D位的ROM表寻址地址码，通过该寻址码在ROM查找表中找出当前频率控制字F和相位控制字P所对应离散波形幅度值数据；反馈路的信号等待下一个时钟信号与下周期的频率控制字F继续叠加，实时更新。
当前系统时钟周期结束后，离散的波形幅度值数据构成了离散输出信号的波形，在DDS内核外幅度控制字A控制乘法器对输出信号的幅度值进行选取，后经DAC及低通滤波器组对信号进行D/A变换和滤波最终得到实际需要的波形信号fout。
2 中频信号模拟器的系统设计及实现2.1 核心器件的选型及主要功能DDS芯片选用成都振芯公司的GM4940，该芯片包含32位频率控制字F，16位相位控制字P，10位幅度控制字A，同时支持单点频、FSK、PSK、OSK、RAMP、混频、扫频等多种操作模式。
雷达信号模拟器可使用户通过交互式界面控制产生各种模拟雷达信号。
本文提出了一种基于dds技术的雷达信号模拟器的设计方案，采用dds技术的波形产生电路产生的中频信号经过上变频电路，被搬移至所需工作频率，经功率放大后输出。
将该方案应用于实际工程设计之中，结果证明该设计思路是行之有效的。
【关键词】雷达信号模拟器 dds 上变频雷达信号模拟器常被用于电子对抗技术研究、新型电子对抗设备研制和电子对抗部队训练之中。
因此要求雷达信号模拟器工作频率范围大、精度高、频率转换时间短、能产生各种形式模拟雷达信号已成其研制的重要方向。
雷达信号模拟器主要功能包括：（1）产生各种形式的模拟雷达信号，如常规脉冲、相位编码、线性或非线性调频信号等。
（2）通过控制码控制模拟雷达信号参数（如载频、脉宽和重频等）的变化。
1 雷达信号模拟器结构组成及工作原理基于dds技术的波形产生技术是一种较新型的数字波形产生技术，其具体工作原理将会在后面章节中进行详细介绍。
同传统的模拟波形产生技术相比，dds通过数字方式控制信号参数（如频率、相位），具有信号产生方便灵活，频率精度高、频率转换时间短及瞬时带宽较宽等优点，但同时也有输出信号频率范围有限的缺点。
本文介绍一种基于dds技术的雷达信号模拟器的设计方案，因为采用dds技术设计的波形产生电路输出信号载频的局限性，方案设计中还需考虑将波形产生电路产生的中频信号搬移到所需工作频段后将模拟雷达信号功率电平放大后输出。
图1可以看出这种雷达信号模拟器由频率源、波形产生、上变频器和功率放大四部分组成。
频率源作为雷达信号模拟器的“心脏”部分，为系统提供所需的高稳定度和高精度的时钟信号和本振信号。
用户可通过交互式显控界面控制波形产生电路产生相应形式具有相应参数（除载频外）的模拟雷达信号。
因为采用dds技术设计完成的波形产生电路存在输出信号载频受限的问题，对于波形产生电路输出信号无法满足使用要求的还需采用上变频技术将波形产生生成的中频信号搬移到所需的工作频段上。
三种工作模式下多通道雷达回波信号模拟器的设计与实现的开题报告一、研究背景和意义多通道雷达回波信号模拟器是一种模拟雷达返回信号的设备，其主要功能是能够实现对多通道雷达回波信号的模拟，并生成相应的输出波形，使得雷达系统的测试与评估工作更加准确、严谨。
目前，多通道雷达模拟技术已经得到了广泛的应用，并成为了雷达系统设计、测试与评估过程中必不可少的手段之一。
多通道雷达模拟器在雷达系统的测试和评估中起到的作用非常关键，它可以与实际场景更贴近地模拟雷达目标返回信号，为雷达系统的设计、测试和评估提供更加可靠的数据和支持。
二、研究内容和方法本研究旨在设计和实现三种工作模式下多通道雷达回波信号模拟器。
具体研究内容包括以下几个方面：1.对当前多通道雷达模拟技术进行系统性的研究与分析，掌握多通道雷达模拟器的基本原理、工作方式及其应用场景。
2.设计多通道雷达回波信号模拟器的硬件平台，包括模拟信号源、数字信号处理器、多通道模块等部分。
其中，模拟信号源可产生符合要求的雷达回波信号，数字信号处理器可实现雷达信号的采样与数字化处理，多通道模块可实现多通道雷达回波信号的采集和处理。
3.采用Matlab等工具，开发相关算法及程序，实现对多通道雷达信号的模拟运算，并输出相关模拟结果。
4.实验验证模拟器的性能，对其进行测试和评估，考察其在不同工作模式下的应用效果和性能表现。
三、预期研究成果和意义预期研究成果包括：实现三种工作模式下的多通道雷达回波信号模拟器，完成模拟器的硬件设计和软件实现，并进行性能评估和实验验证。
本研究的意义在于：为雷达系统的设计、测试和评估提供更加准确、可靠的数据和支持，提高多通道雷达模拟技术的研究水平和应用价值。
雷达中频信号模拟器设计的开题报告一、选题背景测量雷达的性能是雷达应用的重要方向之一。
在雷达性能测试中，雷达中频信号模拟器是一种有效的测试手段。
通过模拟不同目标的反射信号，能够测试雷达系统的性能和可靠性。
因此，本文选题的目的是设计一个雷达中频信号模拟器。
二、研究目的本文旨在设计一个雷达中频信号模拟器，用于测试雷达系统的性能、可靠性和误差分析。
主要研究内容包括：1. 分析雷达中频信号模拟器工作原理，确定基础理论和技术路线。
2. 设计中频信号发生电路，实现中频信号的产生，控制和调节。
3. 设计中频信号接收电路，实现接收和处理中频信号。
4. 设计控制电路，实现信号产生、控制与调整。
5. 制作样机，进行测试和优化。
三、研究方法1.文献资料法：收集相关资料，研究雷达中频信号模拟器的技术和原理。
2.实验研究法：依据文献资料，设计中频信号发生器和接收器，建立中频信号模拟系统，进行实验研究，测试分析系统的性能和误差分析。
四、拟解决的关键问题及预期成果1. 信号产生的准确性和稳定性问题。
2. 信号处理和控制电路设计问题。
预期成果：1. 一个可行的中频信号模拟系统。
2. 一份全面的误差分析报告。
3. 实现了对雷达系统性能测试的需求。
五、研究计划及时间安排1. 研究时间：2022年6月至2023年6月。
2. 研究计划：（1）6月-7月：收集文献资料，阅读相关文献。
（2）7月-8月：分析和确定中频信号模拟器的基础理论和技术路线。
（3）8月-10月：设计中频信号发生电路、接收电路和控制电路。
（4）10月-12月：制作中频信号模拟器样机。
（5）12月-2月：对样机进行测试和分析结果。
（6）2月-3月：对系统进行优化和改进。
（7）3月-5月：撰写论文和准备答辩。
捷变频雷达目标信号模拟器设计【摘要】介绍和分析了基于DRFM的捷变频雷达目标信号模拟器研制的几项关键技术，并给出了采用这些关键技术的目标信号模拟器设计方案，最后指出了进行捷变频目标信号模拟器设计时应注意的一些问题。
【关键词】捷变频雷达；信号模拟器；瞬时测频；DRFM引言捷变频雷达是指发射相邻脉冲信号的载频在一定的频带内快速变化的脉冲雷达，其变化可以按一定的规律，也可以随机跳变，可以有效的对抗瞄准式有源干扰，而且具有增大探测距离、提高测角精度、抑制海浪杂波等优点[1]。
与采用固定工作频率的雷达导引头相比，捷变频雷达的探测性能与抗干扰性能都有明显改善，但这也对其射频环境的仿真提出了更高的要求。
在射频环境仿真中，对目标回波信号的准确复现需要以下参数：回波的幅度、载频、脉冲宽度及延迟信息。
能够模拟和复现这些参数的目标回波信号模拟器是雷达射频环境半实物仿真系统中的重要设备。
在进行捷变频仿真时，目标/干扰信号模拟器首先要测出当前雷达导引头脉冲信号的载频，并且根据测定的载频f0和控制计算机给出的弹目接近速度v计算出当前的多普勒值fd，同时还要采用数字射频存储器（DRFM）对雷达导引头脉冲信号进行存储，在数字域对多普勒值fd和载频f0进行混频，然后经一定的延迟时间后恢复，经程控衰减器进行幅度控制后输出。
完成捷变频雷达目标回波信号模拟过程。
1.捷变频目标信号模拟器关键技术1.1 数字射频存储器（DRFM）技术数字射频存储器（DRFM）是近十几年来发展起来的新型高速数字存储技术。
DRFM采用高速采样和数字存储作为其技术基础，具有对射频和微波信号的存储和再生能力，它可以存储任意长度的相参信号，用于目标回波信号模拟器中，即可以模拟目标回波的延迟，又可以通过对其延迟时间的控制来模拟距离拖引干扰、多假目标干扰等干扰形式。
图1（所示为DRFM（简单的组成结构框图[2]，图中输入的射频信号经下变频和采样量化，量化后的数据被存储到高速存储器中。
雷达综合训练模拟器的设计与实现引言雷达技术作为现代军事的重要组成部分，其应用范围非常广泛。
为了提高军事人员对雷达技术的理解和应用能力，需要开发出一种高效的雷达综合训练模拟器。
本文主要介绍了一种基于计算机技术的雷达综合训练模拟器的设计与实现。
需求分析为了提高雷达技术的理解和应用能力，需要开发一种基于计算机技术的雷达综合训练模拟器。
经过需求分析，该雷达综合训练模拟器需要实现以下功能：1.雷达系统的基本原理及工作流程的模拟；2.雷达系统的参数调节及实验结果的显示；3.雷达目标识别、跟踪、攻击等实验；4.雷达系统的对抗实验；5.基于网络技术的多人在线模拟实验。
功能设计根据需求分析，我们将设计出一个具有如下功能的雷达综合训练模拟器：模拟雷达系统的基本原理及工作流程为了让军事人员更好地理解雷达技术，我们将模拟雷达系统的基本原理和工作流程。
具体而言，我们将展示雷达系统的发射、接收、信号处理等过程，并演示雷达系统的工作原理。
实现雷达系统的参数调节及实验结果的显示我们将为用户提供调节雷达系统参数的界面，包括发射频率、极化方式、占空比等参数。
同时，用户可以观察并记录雷达系统实验结果，包括反射强度、接收信号等数据。
实现雷达目标识别、跟踪、攻击等实验为了提高用户的实际操作能力，我们将提供雷达目标识别、跟踪、攻击等实验。
用户可以在模拟器中设置不同的目标参数，以测试雷达系统的识别、跟踪和攻击能力。
实现雷达系统的对抗实验除了单独测试雷达系统的性能外，我们还将提供雷达系统的对抗实验。
具体而言，我们将提供多个雷达系统，并要求用户通过选择不同的雷达参数和战术，对抗其他雷达系统。
实现基于网络技术的多人在线模拟实验为了让用户能够在线上与其他用户进行雷达综合训练，我们将提供一个基于网络技术的多人在线模拟实验功能。
用户可以在该功能下与其他用户进行多人协作实验或对抗竞技。
技术实现为了实现上述功能，我们需要使用到以下技术：1.C++语言：作为程序的编写语言，使用面向对象的编程思想，加强程序的可扩展性和可维护性；2.OpenGL图形库：作为程序的图形库，提供了强大的图形渲染功能；3.UDP网络通信技术：作为程序的网络通信技术，实现模拟器之间的通信；4.多线程技术：提高了程序的并发处理能力，提升程序的性能和用户体验。
雷达模拟器的研究与设计的开题报告一、研究背景随着雷达应用领域的不断扩大，在实际应用中需要对雷达进行仿真模拟，以测试其性能和预测其在不同环境下的工作表现。
雷达模拟器作为一种工具，可以模拟雷达信号、完成目标检测和目标跟踪等功能，为实际的雷达系统设计和优化提供了有力的支持。
二、研究目的本文旨在设计一种功能完备、操作简便的基于计算机的雷达模拟器，以实现对雷达的仿真模拟和实际测试，为雷达系统的设计和优化提供支持。
三、研究内容本文主要研究内容包括以下方面：1. 雷达信号信道仿真：研究雷达信号的传输过程，建立信道传输模型，解决信号衰减、多径效应等问题。
2. 目标模型仿真：研究雷达探测目标特征，建立目标模型，包括目标的反射面积、回波功率、速度、方向等参数，实现目标的仿真。
3. 脉冲压缩仿真：研究脉冲压缩算法及其实现方法，实现对脉冲信号的压缩和处理。
4. 雷达信号处理仿真：研究雷达信号处理方法，包括目标检测、目标跟踪、目标识别等，实现雷达信号处理的仿真。
5. 雷达系统性能仿真：基于上述仿真模型和算法，对雷达系统在不同环境下的性能进行仿真，包括探测距离、分辨率、误差控制等指标，提高雷达系统设计的效率和精度。
四、研究方法本文采用以下方法进行研究：1. 理论分析法：对雷达信号处理算法进行理论分析，并对仿真模型进行建立和验证。
2. 数值计算法：采用计算机软件对雷达信道、目标模型、脉冲压缩算法和信号处理算法进行仿真计算。
3. 实验方法：基于仿真模型和算法，进行仿真实验和实际测试，验证仿真模型和算法的正确性和可行性。
五、研究成果本文主要研究成果包括以下方面：1. 开发出基于计算机的雷达模拟器软件，实现对雷达信道、目标模型、脉冲压缩算法和信号处理算法的仿真模拟。
2. 对雷达系统性能进行仿真，包括探测距离、分辨率、误差控制等指标，为雷达系统设计和优化提供支持。
3. 对模拟器软件进行测试和验证，验证其正确性和可行性。
六、结论本文研究了基于计算机的雷达模拟器的设计和开发，实现了对雷达信道、目标模型、脉冲压缩算法和信号处理算法的仿真模拟。
测高雷达目标模拟器信号处理系统设计与FPGA实现的开题报告一、项目背景测高雷达是一种能够获取高空目标信息的雷达，广泛应用于机载、地面等领域。
为了测试测高雷达的性能和可靠性，需要使用目标模拟器进行测试。
目标模拟器能够模拟不同高度、速度和信号功率的目标，使得测高雷达能够在实验室环境下进行测试，从而提高测试效率，并降低测试成本。
本项目将设计一个测高雷达目标模拟器信号处理系统，在FPGA芯片上实现目标信号的处理和生成。
该系统将包括生成多个目标信号的信号处理模块，以及将多个目标信号合并输出的复合模块。
二、研究内容1. 目标信号生成算法设计。
根据测高雷达的测量原理，设计目标信号的生成算法，包括目标高度和速度的计算、信号频谱的生成等。
2. 目标信号处理模块设计。
为了产生不同高度和速度的多个目标信号，需要设计一个信号处理模块，包括信号发生器、数字滤波器和数字混频器等。
3. 复合模块设计。
将多个目标信号合并成一个总信号，需要设计一个复合模块，包括多路模块、混音模块和滤波模块等。
4. FPGA实现。
将目标信号生成算法、信号处理模块和复合模块等功能实现在FPGA芯片上，保证系统工作的实时性和可靠性。
三、研究方法1. 文献调研。
对测高雷达、目标信号生成算法等进行综述和调研，分析目前商用测高雷达的目标模拟器设计方法和存在的问题。
2. 系统设计。
根据目标信号生成算法和信号处理模块设计系统结构和功能，并进行仿真和优化。
3. FPGA实现。
使用Verilog HDL语言实现系统功能，通过仿真和调试，保证FPGA实现的正确性和稳定性。
四、预期成果本项目的预期成果为一个测高雷达目标模拟器信号处理系统，包括目标信号生成算法、信号处理模块和复合模块等。
该系统可在FPGA芯片上实现，并能够生成不同高度和速度的多个目标信号，满足实验需求。
同时，本项目还将提供相应的技术文档和测试报告，确保系统的可靠性和性能。
五、经费预算本项目的经费主要用于硬件设备采购和人力成本，预计总经费为100000元。
制导雷达回波信号模拟器设计作者：宋志刚来源：《中国科技纵横》2015年第06期【摘要】运用雷达信号模拟技术，研制了指令制导舰空导弹武器系统用目标模拟系统。
阐述了模拟器的系统结构、收发模块及基于数字储频技术的信号模拟模块硬件设计方法，构建出适用于指令制导武器完整作战过程的雷达信号模拟系统。
建立了指令制导武器系统多频段雷达回波信号幅度、结构、多普勒频率等参数模型。
【关键词】制导雷达 ;回波模拟器 ;DRFM ;FPGA雷达回波信号模拟器广泛应用于雷达调试、试验及雷达对抗等领域，能够逼真模拟雷达信号替代实际回波。
本文基于DRFM技术设计一种雷达回波模拟器，用于模拟指令制导导弹武器作战过程中相关雷达信号，通过接收搜索警戒雷达、跟踪制导雷达等的辐射信号，经过存储和分析，变换和转发，模拟搜索警戒雷达、跟踪制导雷达，导弹制导指令等不同频率回波信号，代替实际配合目标，保障武器系统完成从搜索、目指、跟踪制导全过程。
1 硬件设计1.1 系统结构模拟器采用数字射频存储器（Data Radio Frequency Memory，DRFM）+上位机结构。
主要由DRFM单元、接收机、发射机、频率综合器、收发天线及上位机（CPU板）组成，如图1所示。
模拟器接收天线接收雷达辐射的射频信号送入接收机，射频信号经放大、下变频，转化为中频信号由DRFM进行采集、存储，按要求生成目标和杂波信号，并调制到数字中频信号上，经数模转换输出模拟中频信号，送发射机;发射机进行上变频，将中频信号转换为射频信号，经发射天线向空间辐射，供相应雷达接收。
为了保证模拟器接收信号的频率与发射信号的频率一致，需要高稳定度的频率合成器及为发射机和接收机提供上变频和下变频所需的本振信号。
1.2 收发模块设计收、发模块分别集成于一块6U插板。
接收模块由宽带射频模块、射频下变频模块和中频下变频模块构成，如图2所示。
实现接收雷达发射的宽带射频信号，进行滤波、增益控制和放大。
一种新型雷达信号模拟器设计雷达信号模拟器是一种用于模拟各种雷达信号的设备，用于测试和评估雷达系统的性能。
随着雷达技术的发展，传统的雷达信号模拟器已经不能满足现代雷达系统的需求。
因此，设计一种新型雷达信号模拟器变得非常重要。
新型雷达信号模拟器应具备以下特点：1.可自定义信号参数：新型雷达信号模拟器应具备较高的灵活性和可定制性，可以自定义各种雷达信号的参数，如频率、带宽、脉宽和调制方式等。
用户可以根据自己的需求模拟不同类型的雷达信号，以便更好地测试和评估雷达系统。
2.高精度信号模拟：新型雷达信号模拟器应具备高精度的信号模拟能力，能够精确地模拟各种复杂的雷达信号，如距离、速度和角度等。
通过提供高精度的信号模拟，可确保雷达系统能够准确地检测和跟踪目标。
3.多通道支持：新型雷达信号模拟器应支持多通道信号模拟，以便模拟多个雷达传感器同时工作的场景。
通过多通道支持，可以更准确地模拟真实的雷达环境，提高雷达系统的性能评估准确度。
4.实时信号生成：新型雷达信号模拟器应具备实时信号生成的能力，能够根据用户的实时输入参数生成相应的雷达信号。
实时信号生成可以更好地模拟复杂的雷达场景，提高雷达系统的实际应用性能。
5.可视化界面：新型雷达信号模拟器应具备友好的可视化界面，以便用户进行操作和控制。
通过可视化界面，用户可以直观地看到信号模拟器的状态和参数设置，方便快捷地进行系统配置。
基于以上特点，我设计了一种新型雷达信号模拟器，具体如下：1.硬件部分新型雷达信号模拟器采用高性能的数字信号处理器（DSP）作为核心处理单元，以确保信号模拟的高精度和实时性。
DSP可以通过编程进行灵活的信号处理和模拟，满足不同类型雷达信号的需求。
另外，新型雷达信号模拟器还配备了多通道的模拟输出接口，可以同时输出多个模拟信号，以模拟多个雷达传感器同时工作的场景。
2.软件部分新型雷达信号模拟器采用基于图形用户界面（GUI）的软件来进行系统的配置和控制。
通过简单直观的界面，用户可以设置雷达信号的各种参数，如频率、带宽、脉宽和调制方式等。
基于FPGA嵌入式系统的雷达信号模拟器设计在现代雷达系统的研制和调试过程中，对雷达性能和指标的测试是一个重要环节，在这个环节中，利用模拟目标信号的方式与外场实测相比具有花费少、可重复和灵便性高的优势。
实际的雷达在接受目标回波时，回波中的杂波和噪声是很大的，甚至有些时候可以沉没目标回波信号。
但是，在人为地对雷达举行测试时，有时只对雷达的某个和某些参数感爱好，希翼在回波中表征感爱好的参数强一些，这时就应当在回波中去掉杂波和噪声的影响，而这在实际的外场试飞过程中是不行能实现的，这也是雷达信号模拟器对场外试飞的一大优势。
作为高性能数字信号处理系统中的关键部件，在雷达信号模拟和雷达信号采集等方面有着巨大的开发潜能，采纳这些技术对雷达系统和环境举行模拟，可重复性高，可以多次模拟同一状况下雷达的性能，便于分析。
目前对雷达信号模拟器的讨论比较多，通用的方式是软硬件相结合，使系统既有很大灵便性又可以满足信号实时输出的要求。
以往的设计中FPGA普通用来控制囫囵系统的时序，本设计采纳集成微处理器的FPGA，同时完成信号模拟和时序控制的功能，转变了以往信号处理+FPGA中FPGA作为协处理器的模式。
囫囵设计仅需要具有嵌入内核的FPGA和容易的外围，使系统的集成度更高，因为FPGA在信号处理中并行处理的优势，系统实时性强。
系统采纳工业标准的结构以及模块化设计，具有良好的通用性、兼容性以及可扩充性。
1 系统组成1.1 雷达信号的模拟雷达信号模拟模块(1)主要完成对雷达中频和视频模拟。
其中中频信号模拟可以模拟产生雷达中频线性调频脉冲信号，视频信号模拟可以模拟一路非相参视频信号或两路相参视频信号。
雷达信号模拟模块内部包括：天线控制、触发控制、波门控制以及信号产生等子模块。
天线控制模块按照天线参数产生天线扫描信号；触发控制模块按照触发信号参数产生周期性的触发脉冲信号；波门控制模块按照天线扫描信号、触发脉冲信号以及目标方位、仰角和距离参数在指定方位、仰角和距离上选通波门输出目标信号，信号产生模块按照参数设置产生对应幅度。
一种新型雷达信号模拟器设计刘亲社1，王国红2，王星1（1 空军工程大学工程学院，陕西西安 710038；2 空军工程大学理学院，陕西西安 710038）摘 要：设计了一种新型雷达信号模拟器，能够提供多种特殊雷达信号，并且设置灵活方便，当用户需要时，可进行软件升级。
介绍了该雷达信号模拟器的功能、特点、性能指标和研制方案，提供一种雷达信号产生的解决方法。
关 键 词：新体制雷达；信号模拟器；脉冲产生器；射频信号中图分类号：TN955文献标识码：A文章编号：1000-274X(2006)0189-07随着新体制雷达相继问世，现代雷达大都采用了以捷变频和相干信号处理等为代表的新技术，反干扰措施越来越完善，对这些体制的雷达实施干扰越来越困难。
信号环境日益复杂，电子对抗技术的发展和新电子对抗设备的研制迫切需要一种能提供多种特殊雷达信号的设备，以适应这种发展变化。
我们设计研制的新体制雷达信号模拟器就是一种半实物物理仿真设备，一部分设备使用实际设备而其他部分采用计算机模拟和处理，例如雷达信号环境和信号处理等均可使用软件模拟。
这种方法具有很强的通用性，不仅适用于现有的装备，也可以模拟采用某种新技术的装备，对于现有装备的改进和新装备的研制都具有实用价值，是一种相对经济、实用的方法[1,2]。
1 新型雷达信号模拟器的功能特点和性能指标新型雷达信号模拟器的主要功能是：提供各类信号的调制波形，控制射频频率，控制输出信号的功率。
根据用户指定的信号类型、脉宽、重复周期、射频频率等参数，控制模拟器的各个相关部分，最后输出满足要求的信号。
1.1 主要特点1.1.1多样性和灵活性 多样性是指模拟器控制系统能够提供多种类型的雷达信号调制波形。
为了产生多种特殊雷达信号，要求控制系统能灵活控制雷达信号的脉冲宽度、重复周期、射频频率。
能够提供的信号类型主要有：连续波、常规脉冲信号、均匀脉组串信号、重频参差信号、线性调频信号、巴克码调相信号、捷变频信号等。
《装备维修技术》2021年第15期一种雷达信号模拟器的设计与实现杨奕堂（广西空管分局技术保障部，广西 南宁 530048）摘 要：提出一种便携式雷达信号模拟器的设计，该设计可以完成对HDLC格式的空管二次雷达数据输出，实现了界面控制剧本，基于地理坐标的剧本管理方法的简易模拟。
该设计可以降低空管自动化相关维护的难度及成本，具有一定的推广意义。
关键词：空管；雷达数据；模拟；剧本；坐标0 引言空管自动化系统的两项告警（低安全高度告警（MSAW）和短期冲突告警（STCA））是检验系统数据处理准确性的测试，是空管设备保障的关键维护，维护规程指出检测应定期进行，告警参数应每季度检查一次，告警测试应每半年进行一次。
传统测试方法是使用校验飞行，即利用校飞飞机按照规定的路线和高度飞行，雷达探测到其真实航迹/点迹信息之后将其飞行动态发送自动化系统，然后再检测自动化系统相关功能是否正常有效。
该方法成本高、安全系数低、定制能力差。
本文设计一种雷达信号模拟器可以方便自动化系统两项告警及其它雷达相关功能进行测试，系统基于对飞行剧本的编辑，实现对多种飞行场景的模拟，按照规定的参数和格式产生雷达信号，在自动化系统接入模拟信号之后能够无限次重现模拟的飞行场景，从而可以检测出自动化系统的相应告警能力。
1 硬件结构硬件构成上由笔记本PC终端和通信同步传输模块组成。
通信模块采用USB接入笔记本，无需另外接入电源，能够同时进行一路HDLC格式雷达数据的读写，并且符合EIA RS232标准，引脚定义如图1。
在接收同步数据时，使用引脚3为数据、引脚7为地、引脚17为时钟，时钟模式默认为外时钟模式；在发送同步数据时，使用引脚2为数据、引脚7为地、引脚24为时钟，时钟模式默认为内时钟模式。
图1 同步传输模块引脚定义2 软件设计系统基于模块软件设计，后台管理模块主要分为剧本管理模块、参数管理模块，系统核心处理模块则包括飞行动态运行模块、雷达数据生成模块和雷达数据输出模块，前端模块主要是显示模块，用于本地显示雷达数据模拟效果。
基于FPGA的雷达信号模拟器设计共3篇基于FPGA的雷达信号模拟器设计1随着雷达技术的日新月异，雷达信号模拟技术也在不断得到完善。
近年来，基于FPGA的雷达信号模拟器设计逐渐成为研究热点。
本文将介绍基于FPGA的雷达信号模拟器的设计原理和主要技术点。
一、FPGA技术概述FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写，可译为现场可编程门阵列。
它是一种可编程逻辑设备，可用于实现各种数字逻辑功能。
与ASIC相比，FPGA具有灵活性高、设计周期短、成本低等优点。
因此，FPGA在雷达信号模拟领域得到了广泛应用。
二、雷达信号模拟器概述雷达信号模拟器是一种用于模拟雷达信号波形和参数的设备。
能够生成各种复杂的雷达信号，并且能够对信号进行实时处理和分析。
通过雷达信号模拟器，我们可以对各种雷达算法进行测试和验证，为雷达系统的开发和优化提供技术支持。
三、基于FPGA的雷达信号模拟器基于FPGA的雷达信号模拟器是一种使用FPGA实现雷达信号模拟的装置。
相对于传统的PC机实现方式，基于FPGA的雷达信号模拟器具有速度快、实时性好、精度高等优点。
因此，它在各类雷达仿真实验中得到越来越广泛的应用。
基于FPGA的雷达信号模拟器主要包括以下几个模块：1、雷达原理模块雷达原理模块用于实现雷达的基本原理和传输机制。
包括发射信号的产生、接收信号的处理以及目标回波信号的仿真等。
2、信号生成模块信号生成模块用于在FPGA芯片内产生各种不同的雷达信号。
它可以实现多种发射方案和调制方法，以满足不同雷达应用的需求。
3、数字信号处理模块数字信号处理模块用于对接收信号进行实时处理和分析。
它包括功率谱分析、多普勒分析和时域分析等功能。
4、仿真分析模块仿真分析模块用于对仿真结果进行分析和评估。
它可以实现多维参数分析和模拟场景设定，以帮助用户进行雷达系统的性能测试和优化。
四、设计实现流程基于FPGA的雷达信号模拟器的设计实现流程大致包括以下几个步骤：1、设计电路原理图2、编写程序代码3、进行功能仿真和验证4、进行硬件验证和调试5、完成原型制作和系统测试五、未来展望基于FPGA的雷达信号模拟器在雷达系统的研究和开发中具有重要作用。
基于PCI的雷达视频信号模拟器软件系统设计与实现的开题报告一、选题背景及意义：随着雷达技术的飞速发展，人们对于雷达视频信号模拟系统的需求越来越大。
同样，为了确保雷达设计和开发的有效性和可靠性，模拟器软件也成为非常重要的工具。
基于PCI的雷达视频信号模拟器软件系统，旨在提供一个可行的、可靠的、高效的模拟器软件系统，用于模拟各种场景下雷达所收到的视频信号的输出。
二、研究内容：本课题的研究主要包括以下内容：（1）PCI的相关知识和应用。
（2）雷达视频信号模拟器软件系统的架构设计和实现。
（3）对于系统的算法进行研究和优化。
（4）界面设计和人机交互的实现。
（5）系统测试和性能评估。
三、研究目标：本课题的主要研究目标是设计、实现和测试一款基于PCI的雷达视频信号模拟器软件系统，并能够满足各种场景下的需求。
具体目标如下：（1）确定系统的架构设计和实现。
（2）研究系统的算法并进行研究和优化。
（3）实现系统的界面设计和人机交互功能。
（4）对系统进行测试和性能评估，确保其能够在实际工作中使用。
四、预期成果：预期的成果是一款可行的、可靠的、高效的基于PCI的雷达视频信号模拟器软件系统。
该系统可以模拟各种场景下但雷达所收到的视频信号的输出，提供各种算法和优化的功能，同时实现了良好的用户体验和界面设计。
五、研究方法：本研究将应用软件开发流程和相关技术，包括C++、Matlab等语言的编写和调试，使用QT界面设计，并进行自主测试和性能评估。
六、论文结构：第一章：选题的研究背景和意义第二章：国内外研究现状的综述和分析第三章：基于PCI的雷达视频信号模拟器软件系统的设计第四章：系统实现的细节和功能介绍第五章：系统测试和性能评估第六章：结论和展望。
1总体技术方案1.1总体设计概述雷达信号环境模拟器能够产生各种类型的雷达辐射信号，为XX电子侦察设备的鉴定试验，产生所要求的各种类型的雷达辐射信号，构建既定的复杂雷达信号的电磁环境，以便准确评估雷达侦察设备的技术战术指标和效能。
雷达信号环境模拟器在系统中的地位和作用如下图所示：图4.1-1 设备在系统中的地位和作用测评系统主要由被试的雷达侦察设备、雷达信号环境模拟器(5个频段构成)、评测系统软件等设备组成。
1.2总体设计方案雷达信号环境模拟器的总体组成框图如下图所示：辐射源数据库用于存储各种雷达和平台的参数(包括真实雷达和虚拟雷达)，通过主控计算机进行读取，辐射源数据可以进行添加、修改和删除等操作。
主控计算机是人机交互的平台，主要完成试验场景描述、试验过程的管理和试验工作状态和参数记录等。
试验场景描述首先进行需要模拟的雷达的数量、位置的设定，然后从雷达辐射源库中选取雷达参数，对每部雷达的类型、天线扫描方式、扫描周期、扫描速度、雷达信号的射频频率、脉冲宽度、脉冲重复周期PRI 变化类型等进行配置。
主控计算机根据设置的每部雷达的参数，将需要模拟的雷达动态分配给1~5个雷达信号模拟器中的一个，再利用通信接口将相应的雷达参数发送到对应频段的雷达信号模拟器。
各频段的雷达信号模拟器内置的控制DSP ，根据主控计算机传送的雷达信号数量和雷达信号参数数据，按照每部雷达各自的脉冲时序，生成对应的时序控制信号，分配给每个雷达中频信号产生器，产生所需要的雷达中频信号波形数据和中频信号。
控制DSP 根据雷达工作频段，控制信号各波段射频模块进行变频和放大，通过天线辐射出去。
各频段的雷达信号模拟器配置有位置和授时接口，用于接收载车提供的GPS/北斗位置和授时信息。
在试验过程中记录各频段雷达信号模拟器的当前位置信息，并且以授时时间作为时间基准，按照场景设定的时间要求模拟产生雷达信号，并且为雷达信号模拟器的信号参数记录打上时间标志。
主控计算机与各频段的雷达模拟器有两种通信方式，一种是以太网/无线通信两种方式，另一种是无线通信方式。
在工作过程中通过太网/无线通信方式传送工作命令、参数和状态信息。
2分系统设计根据雷达信号环境模拟器的总体组成及其特点，将系统分为天线、射频分系统、中频分系统、主控计算机分系统等，分别进行讨论和分析。
射频分系统包括上变频和功率放大器，中频分系统包括中频雷达信号模拟器、嵌入式显示控制器等。
2.1天线的参数和选择2.1.1天线的主要技术指标天线是雷达信号环境模拟器的重要部件之一。
系统产生的各波段的雷达射频信号，通过空间辐射方式送给被测雷达侦察设备。
天线的主要技术指标要求如下：●频率范围：0.5~18GHz，26.5~40GHz；●增益：≥10dBi；●驻波比：小于2.5；●阻抗：50Ω。
设计选择后的天线的基本性能指标如下表所示：表2.1-3 宽带天线的基本参数从上表可以看出，上述天线可以满足本系统要求。
2.2射频分系统设计2.2.1射频通道总体组成原理5个频段的射频通道具有相同的结构。
由宽带上变频滤波模块和管理放大2.2.2 射频分系统控制按照系统总体对工作频段划分情况，雷达信号环境模拟器工作频率范围被划分为5个频段，每个频道配置一个雷达信号模拟器。
在各频段的雷达信号模拟器中，为了实现对输出射频信号频率和功率的控制，设置了通信与控制单元。
通信控制单元对内设置频率综合本振的频率和中频衰减器的衰减值，对外采用SPI 接口，与模拟器控制模块交互命令和工作状态。
通信控制协议如下图所示：命令字控制编码8位16位0XEF 频率控制码0XED 衰减值控制码命令字帧结构0XEE 保留本振频率命令字帧衰减命令字帧工作状态命令字帧通道编号8位通道编号通道编号通道编号0XEB工作状态编码工作状态字帧通道编号图2.2-4射频通道的通信控制协议在工作过程中，模拟器控制模块向各射频通道的通信控制单元发送命令，射频通道的通信控制单元向模拟器控制模块回送工作状态。
射频通道在自检模式下，提供SPI 接口回传自检结果。
自检可返回本振频率、衰减器、混频器、输出功率等工作状态。
通信控制协议帧长度为32位（双字），其约定为：（1）首字节为命令字类型，包括本振频率命令、衰减命令、工作状态命令、工作状态。
（2）第二字节为通道编号，有效值为1~5，代表射频通道的编号。
（3）第三和四字节（16位）为控制码或者状态码。
控制码包括频率控制码和衰减控制码，工作状态编码为射频通道工作状态编码值。
工作状态编码值为系统自检使用，编码形式待定。
衰减控制码有效值为0~40，单位是dB ，步进值1dB 。
频率控制码的有效值各通道不同，单位规定为MHz ，步进值1MHz 。
频率控制码采用相对码，其关系如下表所示：表2.2-5 频率控制码编码2.3中频分系统设计2.3.1中频分系统的主要技术指标按照系统总体指标要求，与中频分系统有关的主要技术指标分配情况如下：1)中频中心频率：960MHz；2)中频带宽：250MHz；2.3.2中频分系统组成雷达信号环境模拟器有5个工作频段，每个频段的射频信号频率不同。
而雷达中频信号产生器的硬件平台采用统一设计的通用平台，产生所需的各频段的雷达中频信号。
通信接口用于嵌入式本地显示控制器与主控计算机之间的网络或者无线通信，接收主控计算机的雷达参数和命令。
嵌入式本地显示控制器有两者工作方式，本地方式和远程方式。
远程方式受主控计算机控制，本地方式可以独立的设置雷达信号模拟器的参数，控制雷达信号模拟器的工作。
通信与控制DSP的功能之一是通过USB 总线与显示控制器通信，接收雷达工作参数和命令，并且通过SPI总线向波形控制DSP分发雷达参数和工作命令；通信与控制DSP的功能之二是通过SPI总线控制射频分系统的工作参数，包括射频频率和射频功率等参数，同时也接收射频分系统的自检信息通信与控制DSP的功能之三是通过RS232接口接收GPS/北斗模块的定位和授时信息。
每个频段的雷达中频信号产生器有3个模块，每个模块一块板卡。
每个模块包括波形控制器DSP、4个并行的全数字化雷达信号波形产生通道，以及中频信号合成器等单元组成。
其组成原理如下图所示：图2.3-1 中频分系统组成中频分系统的关键是雷达信号波形产生模块，它利用DDS技术构建，包括DDS和DDS控制器两个主要部分。
在DDS控制器的控制下，产生所需要的雷达中频脉冲波形数据。
DDS控制器接收波形控制DSP的雷达信号参数和雷达脉冲描述字，形成DDS的控制参数和时序控制参数，并且分别传送到波形产生DDS 和时序产生单元，产生给定的中频脉冲波形数据，然后进行天线扫描调制，形成中频脉冲。
中频脉冲波形经过滤波、幅度控制后送给信号合成模块。
雷达中频信号产生模块基于由高性能FPGA实现，采用全数字化雷达波形产生技术，具有灵活的和强大的波形产生能力、广泛的适应性。
每个频段的中频分系统中有3个独立的雷达信号波形发生模块，每个模块包含4个雷达信号产生通道，可以产生1-4部雷达的中频脉冲。
因此，每个雷达中频分系统可以产生1-12部雷达脉冲，也就是说，对应的每个工作频段可以同时产生1-12部雷达的脉冲信号。
雷达信号产生模块基于DDS技术产生雷达脉冲信号，其组成原理如下图所示：图2.3-2雷达信号产生模块组成原理雷达信号产生控制单元接收控制DSP的雷达参数，控制DDS产生雷达波形数据，并且送给波形数据缓存。
雷达参数包括以下主要内容：●雷达信号类型参数：连续波、调频连续波、脉冲信号；●雷达脉冲参数：脉冲宽度、脉冲重复周期、重频抖动、重频参差选择、脉冲幅度等；●脉内调制参数：调制类型、调频斜率类型、带宽、相位调制码序列；●脉冲载频偏移参数：固定载频、脉间捷变、脉组捷变、频率编码、频率分集等；●天线扫描参数：天线主瓣宽度、旁瓣电平、天线扫描方式、天线扫描周期。
2.3.3雷达信号波形的基本类型现代雷达类型众多，按照其使命采用不同的工作体制。
雷达的体制从工作使命看，包括预警雷达、火控雷达、制导雷达、导航雷达、成像雷达等，而从技术体制看，包括常规脉冲雷达、脉冲压缩雷达、相控阵雷达、PD雷达、SRA雷达、ISAR雷达、连续波雷达等技术体制，可谓种类繁多。
但是，如果从雷达辐射信号波形来看，各种技术体制的雷达选用的信号形式主要为以下几种形式：●调幅脉冲信号；● 线性调频和非线性调频脉冲信号； ● 相位编码脉冲信号；● 连续波信号和调频连续波信号。
其中调幅脉冲信号是现代雷达中最常用、最简单、同时也是最重要的一种雷达信号，习惯上又称为常规脉冲雷达信号。
线性调频信号是通过非线性相位调制或线性频率调制获得大时宽带宽积的典型例子，由于线性调频信号可以获得较大的压缩比，有着良好的距离分辨率和径向速度分辨率，所以线性调频信号已经广泛应用于高分辨率雷达和脉冲压缩雷达等领域。
而相位编码信号也因其固有的特性被越来越广泛的应用于脉冲压缩技术当中。
2.3.3.1 调幅脉冲信号调幅脉冲信号是最基本和最常用的雷达信号。
其数学表达式为：t f j t f j e TtArect e t u t s 0022)()()(ππ== （2.3-1）其中A 为信号幅度，T 是为脉冲宽度（PW ），0f 为载波频率。
雷达脉冲重复周期为PRI ，其信号波形如下图所示：图2.3-3 调幅脉冲雷达信号波形2.3.3.2 线性调频信号线性调频信号（也称chirp 信号）的数学表达式为：20012()22()()()j f t t j f tt s t u t eArect e Tπμπ+== (2.3-2)式中A 为信号幅度，0f 为载波频率，T 为脉冲宽度，T B /=μ为信号的调频频率，B 为调制带宽，)/(T t rect 为矩形函数。
22)/()(t j e T t rect t u πμ=是信号的复包络，由傅立叶变换性质可知，信号与其复包络具有相同的幅频特性。
调频频率0>μ时，线性调频信号的脉内频率的变化从低到高变化，称为正斜率线性调频信号；反之调频频率0<μ时，线性调频信号的脉内频率的变化从高到低变化，称为负斜率线性调频信号，它们是线性调频信号的两种基本形式。
正斜率的线性调频信号的波形和频率变化关系示意图如下图所示：图2.3-4 正斜率的线性调频信号的波形和频率变化关系一般情况下，1BT ≥(即大时宽带宽积)，线性调频信号特性表达式如下：幅频特性：()()LFM f f S f B -= (2.3-3)相频特性：20()()4LFM f f f ππμ-Φ=-+(2.3-4)信号的瞬时频率：0(22)i f f t T t T μ=+-≤≤ (2.3-5)下图是线性调频信号的时域波形、幅度谱、相频谱。
信号的参数如下：带宽B=1MHz ，脉冲宽度T=100s μ。
