基于FPGA的雷达目标回波模拟器的设计与分析.pdf

在现代雷达系统中，脉冲压缩技术被广泛应用，随之而来的是雷达信号种类的日益复杂化。为了确保雷达的正常运行，对雷达系统的检测和调试显得尤为重要。雷达信号模拟器因此成为对雷达系统检测和调试的重要手段。随着第二代半、第三代雷达技术的应用，雷达目标模拟器也在不断升级发展，主要表现在数字化、多通道和多目标等方面。 现有的雷达目标回波模拟器往往只是针对特定雷达，通用性不强，并且采用常规的直接数字频率合成技术实现目标模拟，虽然其精度和稳定度可达到要求，但整体电路较为复杂，功耗也较大。本文研究采用基于FPGA的数字合成信号源，旨在灵活产生线性调频、非线性调频和相位编码调制信号的目的，能与目前多种雷达信号处理系统的信号模式相匹配，降低系统复杂度。并且，通过软件对调制信号进行升级，提高雷达目标回波模拟器的通用性，方便对各类雷达的信号处理系统和录取系统进行检测和调试。 雷达目标回波信号分析指出，在实际工作状态下，雷达接收到的回波信号较为复杂，通常由三部分组成：目标回波信号、噪声信号及杂波信号。杂波信号又可分为固定杂波和运动杂波。因此雷达回波信号一般可以分为这四个组成部分，且各个部分具有不同的特性。 本研究中提出的基于FPGA的雷达目标回波信号模拟器方案，采用DDS模拟器方法，利用特定型号的FPGA（如EP2C8Q208C8N）实现DDS功能。通过仿真结果验证，该方案可便捷地生成频率范围为5MHz至40MHz的常规波形、线性调频、非线性调频和相位编码脉冲调制信号。这些信号可以根据具体的需求进行频率、波形和相位的调整。 关键词中提到的直接数字频率合成（Direct Digital Synthesis, DDS）技术，是一种先进的频率合成技术。DDS利用数字信号处理技术，通过查找表（Look-Up Table, LUT）和数控振荡器（Numerically Controlled Oscillator, NCO）产生精确和可调的波形。而频率调制（Frequency Modulation, FM）是一种调制方式，它改变信号的频率以携带信息。相位编码（Phase Encoding, PE）则是指信号在波形传输过程中，其相位会按照一定的规律变化，以此来携带和传输信息。 总结来说，本文针对现代雷达系统在信号种类日益复杂的背景下，介绍了如何设计一种基于FPGA的雷达目标回波模拟器。这种方法不仅提高了信号模拟器的灵活性、精确度和稳定性，而且通过软件升级的方式，增强了其通用性，进一步方便了雷达系统的检测和调试工作。这在现代雷达技术的发展中，具有重要的理论和应用价值。