基于AWG超宽带雷达信号测试系统的实现
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Abstract: The traditional radar signal test system used to generate radar signal through baseband quad rature modulation.However,the system has the limited ability to restrain the image frequency arose from ,and the in the deviations of amplitude and phase( -35 dBc generally) band flatness is only ± 3 dBc.To en wideband ( UWB)radar signal is pro hance the quality of radar signal,an test system for generating ultra AWG)to synthesize posed.The system makes use of Tecktronix AWG 7082C arbitrary waveform generator( and generate intermediate frequency( IF)signal with RFXpress software,then converts the IF signal to radio frequency( RF)signal by UWB digital up conversion.Finally,high speed digital oscilloscope can sample,an alyze and calibrate the RF signal.Multiple kinds of high quality radar signal can be generated in complicated environment.Test results show that the system can eliminate the defect of baseband quadrature modulation, ,and the in especially it can restrain image frequency perfectly ( -50 dBc) band flatness is less than ± 1 dBc. Therefore,the system can adapt to the need of testing most of UWB radar system excellently. Key words: ultra wideband radar; signal scene; arbitrary waveform generator; digital up converter; waveform editor
1 4] 调制 [ 。
且不能相互干扰以致恶化雷 达信号 品质 。因 此 , 在 雷达研制及调试阶 段 需 要 模 拟 并 创 建 复 杂 情 况 下 信号场景环境来全 面 地 测 试 所 处 电 磁 环 境 对 雷 达 系统的影响 。
2 雷达信号测试系统工作原理
2. 1 雷达信号生成的基本方法 目前有三种不同 的 方 法 可 以 利 用 通 用 激 励 信 号源设备生成雷达信号 : ① 产生基带调 制 信 号 这 种 方 法 是 要 求 两 个 基带信号 即 同 相 成 分 和 正 交 成 分 , 通过一台拥有 两条通道的任意波 形 发 生 器 或 通 过 使 用 两 台 同 步 的单通道 发 生 器 生 成 , 然后输出给正交调制器进 行处理 。若需要射频微波段的雷达信 号 , 则要进行 一次或多次上变频 。这种方案是目前比 较 常 用 的 , 但对基带 正 交 两 路 信 号 幅 相 一 致 性 要 求 极 高 , 尤 其在超宽 带 情 况 下 , 稍有偏差就会造成镜频抑制 通 常 只 有 - 35 dBc ) , 输出平坦度也会变 不理 想 ( 差, 校准过程也很繁琐 。 ② 直接生成射 频 信 号 这 种 方 法 只 需 要 一 台 高端任意 波 形 发 生 器 在 最 后 的 射 频/微 波 频 率 上 因此 除 滤 波 器 或 放 大 器 外, 不要 生成被调制载波 , 因此 求其他信号处理模块 。由于无中间处理 环 节 , 能保证所产生信号品 质 极 高 。 如 泰 克 201 3 年 最 新 款 AWG70000 系列任意波形发生器可实现直接输 出雷 达 中 频/射 频 信 号 , 但 价 格 过 高, 一般科研院 所显然无法承受 。 ③ 直接产生中 频 信 号 这 种 方 案 采 用 任 意 波 形发生器 以 相 对 较 低 的 载 频 生 成 被 调 制 信 号 ( 中 频信号 ) 。 在 某 些 情 况 下, 这个信号可以直接应用 到接收机 或 发 射 机 的 某 个 信 号 处 理 模 块 上 。如 果 需要其在 最 后 微 波 频 率 上 执 行 , 使用直接上变频 器使其达 到 所 需 的 载 频 。这 种 方 法 避 免 了 正 交 信 号带调制 的 弊 端 , 中频变频方法对镜频和本振的 抑制 达 - 50 dBc, 带 内 平 台 度 也 较 好 。与 直 接 生 成 射频信号 方 法 相 比 性 价 比 高 , 是目前高性能雷达
4 5] 目标方位和距离的情况下很少使用 [ 。
1. 1. 2 相位编码 相 位 调 制” , 每个脉冲由一串 相位编码又称“ 较短的脉 冲 组 成 , 其中载波相位由某个自动相关 度低的二进制序 列 控 制 。 平 均 功 率 由 序 列 的 总 时 长决定 , 而 空 间 分 辨 率 则 由 每 个 符 号 时 长 决 定。 在二进制相位编码中 , 载波的相位在 0 之间 ° ° ~ 180 变化 , 在对准不完 美 时 , 自 动 相 关 度 会 比 较 低。如
2 4] 信号仿真系统的首选方案 [ 。
1. 1. 1 线性调频 由于 线 性 调 频 信 号 的 产 生 和 处 理 均 较 容 易 , 其压缩 脉 冲 的 形 状 和 信 噪 比 对 多 普 勒 频 移 不 敏 感, 且技术成熟 , 因此 雷 达 系 统 中 多 采 用 线 性 调 频 在利用多普勒频率测量 信号作脉 压 信 号 。 但 是 ,
为解决传 统 雷 达 测 试 系 统 的 弊 端 , 提出了一套基 于通用仪器设备的 具 有 易 操 作 、 高 性 能、 高性价比 的超宽带雷达信号测试系统方案 。
1 雷达信号测试系统作用
其 信 号 处 理、 在超宽带雷达 研 制 和 调 试 阶 段 , 接收系统 、 天馈系统 等 均 需 要 提 供 相 应 的 基 带 、 中 频及射频 信 号 进 行 性 能 测 试 和 验 证 。 此 外 , 还需 要提供一个尽可能 接 近 真 实 的 复 杂 电 磁 环 境 以 考
第3期 雷达科学与技术 Vol. 1 3 No. 3 201 5 年 6 月 June 201 5 犚 犪 犱 犪 狉犛 犮 犻 犲 狀 犮 犲犪 狀 犱犜 犲 犮 犺 狀 狅 犾 狅 犵 狔
Hale Waihona Puke 收稿日期 :2014 11 10 ;修回日期 :2014 12 26
第 1 3 卷第 3 期 雷达科学与技术 2 80 核雷达系统的适 应 力 和 抗 干 扰 能 力 。 超 宽 带 雷 达 共享同一 频 段 的 其 他 军 用 民 用 设 备 的 信 号 共 存 ,
测试系统是为实现 生 成 超 宽 带 雷 达 信 号 和 信 号 场 景环境这两项功能而搭建的 。 1. 1 常用雷达宽带信号 超宽带雷达 ” 的概念是 1 990 年 3 月在美国新 “ 墨西 哥 州 Los Alamos 国 家 实 验 室 召 开 的 超 宽 带 雷达会议上第一 次 提 出 的 。 根 据 雷 达 信 号 的 相 对 带宽来定义 : 绝对带宽 与 载 频 比 大 于 0. 25 的 都 可 称为超宽 带 雷 达 信 号 。 按 照 信 号 是 否 被 调 制 , 主 非 调 制) 和脉冲压缩信号 要分为 冲 激 脉 冲 信 号 ( ( 调制 ) 两大类 。 由 于 冲 激 脉 冲 信 号 的 平 均 功 率 限 制其作用 距 离 , 大多数超宽带雷达采用脉冲压缩 信号形式来实现 。 脉 冲 压 缩 要 求 对 雷 达 脉 冲 进 行 最常用的方法主要有线性调频和相位 内部调制 ,
信号处 理 环 节 多 , 极 易 受 到 外 部 环 境 的 影 响。 琐,
0 引 言
超宽带雷达 随着 雷 达 探 测 技 术 的 不 断 发 展 , 以较高的距离分辨 率 和 目 标 识 别 能 力 适 应 了 当 今 军事应用 需 求 。 同 时 , 也对雷达系统测试条件提 出更严格要求 。 传统 雷 达 信 号 测 试 系 统 是 生 成 两 路正交基带信号 , 经由正 交 调 制 器 生 成 中 频 信 号, 经上变频后生成 所 需 的 雷 达 射 频 信 号 。 在 超 宽 带 情况下 , 正交两路基 带 信 号 幅 相 一 致 性 很 难 保 证 , 且带内平 坦 度 不 高 , 误差补偿校准过程也较为繁
关键词 :超宽带雷达 ;信号场景 ;任意波形发生器 ;数字上变频 ;波形编辑
中图分类号 : TN955 + . 1 ;TN958 文献标志码 : A 文章编号 : 1 672 2337 ( 201 5 ) 03 0279 05
Realization of UWB Radar Signal Test System Based on AWG
DOI: 10. 3 9 6 9/ issn. 1 672 2337. 201 5. 03. 01 2 j.