基于DDS的单脉冲体制雷达目标模拟的实现

摘要 目标模拟器可以辅助雷达系统进行整机调试并帮助进行操作培训。利用DDS芯片AD9857设计了一种单脉冲体制雷达的目标模拟器。通过数字交汇技术将模拟目标和雷达扫描波束进行交汇，计算出DDS芯片的控制参数。通过DDS芯片直接产生两路所需的中频信号，提出利用连续波校准和波形存储技术，解决差波束正负号确定的问题。在某雷达调试过程中，验证了该目标模拟器的有效性。
关键词 单脉冲；目标模拟；比幅测角；和差波束

单脉冲体制雷达能在一个回波脉冲内获得关于目标位置的全部信息，这使雷达在工作过程中节约了大量的时间和能量，所以得到广泛应用。单脉冲测角方法主要有3种：幅度比较法、相位比较法和幅度相位比较法。目前多数相控阵雷达采用的和差波束测角就是一种幅度比较单脉冲测角方法。
在幅度比较单脉冲中，天线接收的目标回波信号在和、差支路中形成和、差信号。和波束回波信号主要用于目标检测和作为相位基准以确定信号正负，差波束回波信号主要用于测角。为较好地模拟和差波束的幅度以及之间的相位特性，文中通过数字交汇技术、连续波校准、波形存储技术解决和差波束幅度、差波束正负号确定的问题。在某雷达调试过程中，验证了该目标模拟器的有效性。

1 实现过程
1．1 系统组成
系统采用数字信号处理器(DSP)，直接数字合成器(DDS)，可编程逻辑器(FPGA)的体系结构，并配以必要的相关电路完成。DSP是系统的控制主机，主要完成目标飞行轨迹的建模，目标实时与雷达扫描波束的交汇比较，运算目标回波的幅度、多普勒频率，形成DDS的控制字；FPGA为Altera公司芯片，主要完成DSP的地址译码、通讯接口、存储雷达波形、产生DDS串口操作时序；DDS为AD公司AD9857芯片，用于在雷达时序的控制下，将波形数据上变频形成所需的中频模拟信号。组成框图如图1所示。

1．2 工作原理
外部系统将模拟控制命令和雷达扫描波束通过外部通讯接口输入FPGA，并产生中断信号，DSP在这个中断信号的触发下产生硬件中断，读取控制命令。当DSP收到开始工作命令后，模拟目标按照建立的航迹飞行，并与送来的雷达波束进行实时交汇和计算。当目标与雷达波束交汇成功时，计算交汇的幅度、多普勒频率、距离等。将算出的数据经FPGA数据锁存器，DDS时序模块，距离延迟器等处理后送至DDS芯片。
在雷达时序脉冲信号的控制下，形成动态目标中频模拟信号送给信号处理器。工作原理如图2所示。