[发明专利]脉冲多普勒雷达多目标回波中频信号模拟系统及方法

说明书

本发明提出了脉冲多普勒雷达多目标回波信号模拟系统及方法，解决了雷达回波信号模拟依赖复杂高速电路、参数调整不精确的问题。系统中的噪声和调频脉冲回波产生模块输出均连至顶层输出模块；最终输出信号为脉冲多普勒雷达多目标中频回波信号。方法包括构建模拟系统软件框架；选择不移植子单元；对必需移植子单元移植；噪声信号、调频脉冲回波信号及多目标回波信号产生并输出；最终输出加噪后的多目标模拟回波。本发明以软件嵌入雷达可编程平台，不需外部复杂电路，模块化设计便于移植和二次开发。软件结构简单、参数易调整、易于精确数字化分析，降低了硬件成本和现场测试风险，适合雷达模拟系统验证、对抗干扰测试等。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，主要涉及多普勒雷达的回波模拟，具体是一种脉冲多普勒雷达多目标中频信号模拟系统及方法，可用于模拟实际脉冲多普勒雷达对目标的探测回波信号。

技术背景

随着半导体等各个领域的科学进步，雷达技术迅速发展，其应用领域及研究内容在不断扩展，涉及民用、军事等各个方面。现代雷达不仅测量目标的俯仰、方位、距离，还包括目标速度以及其他相关信息。现代雷达种类繁多，根据雷达波形体制可划分为连续波雷达和脉冲雷达，其中多普勒脉冲雷达作为全相参雷达的一种，利用多普勒效应来探测运动目标的位置和速度，具有较强的抗干扰性能。雷达探测的关键技术在于对目标回波的接收和分析，当雷达信号处理样机研发完成需要测试或在使用工作中需要故障排查，可通过本系统及方法产生目标回波模拟信号，对比雷达信号处理机输出结果与拟设定目标回波的参数是否一致，从而验证样机是否工作正常。

通过产生目标回波对雷达系统进行测试是现代技术人员雷达研发时的普遍测试流程，现代雷达测试过程中存在的主要技术问题包括测试硬件成本高、空间环境要求特殊等，且涉及复杂的软硬件操作流程，对于实体雷达目标也不易于即时调整参数，无法精准数字化描述，因此工程技术人员在雷达系统研发设计以及故障排查分析时常采用计算机或板级仿真进行模拟。现有方法如射频直接采样进行波形存储与回放的系统产生回波信号通常需要耗费较大的存储器空间，需采用数字射频存储器(DRFM)等高速存储器件，对于其存储容量和控制速度有较高要求，模拟动态目标时需不断更新和读取不同地址数据来产生目标回波波形，信号合成流程复杂，对用户使用与软件代码的后续封装和移植带来不便；对于基于现场可编程门阵列(FPGA)与数字信号处理器(DSP)控制直接数字频率合成器(DDS)的系统构架，虽成本较低，但波形产生不灵活，且受到DDS器件本身相位截断杂散、输出模拟滤波器附加相位影响等因素限制。

基于硬件平台的雷达回波模拟系统不可避免地需要高速数字与模拟器件、大容量存储器，信号合成流程和硬件组件复杂，成本高昂，电路系统中的噪声和信号杂散无法根本上抑制，模拟信号参数的精确度也受模拟电路性能限制，且成品样机不利于模块化封装和用户的二次移植使用。

本发明所述的目标回波信号模拟相比于其他仿真模拟方法简化了流程和系统结构，具有软件结构简单、参数易调整、精确数字化分析等特点，非常适合雷达系统验证、雷达对抗干扰测试等领域，在计算机和片上数字化仿真快速发展的今天，该发明将有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种易于参数精确化调整、信号合成流程简单、方便模块化封装的脉冲多普勒雷达多目标回波中频信号模拟系统及方法。

本发明是一种脉冲多普勒雷达多目标中频回波信号模拟系统，其特征在于，包括噪声产生模块、调频脉冲回波产生模块和顶层输出模块；噪声产生模块的输出连接至顶层输出模块的输入端，调频脉冲回波产生模块的输出也连接至顶层输出模块的输入端，顶层输出模块的输出为模拟系统的输出，输出信号为脉冲多普勒雷达多目标中频回波信号；其中：

所述噪声产生模块用于产生频带限制的高斯白噪声，高斯白噪声的频带限制范围和幅值可调整；

所述调频脉冲回波产生模块用于产生单个或多个目标的调频脉冲回波信号，模拟多普勒脉冲雷达体制下的多目标回波，各个目标的调频脉冲信号的延迟时间、多普勒速度和幅度参数均可调整；