雷達系統日趨復雜，種類繁多，系統的設計、生產和維護變得越來越困難。如果對雷達性能的測試都采用真實的目標給雷達提供測試信號，成本較高。雷達系統模擬結合現代仿真技術和雷達技術，用軟件建立符合用戶需求的模型，具有靈活性和經濟性的優點。雷達目標模擬是雷達系統模擬的重要組成部分。利用DSP／FPGA的高速計算性能、直接數字合成(DDS)技術和數字射頻存儲(DRFM)技術，可以實現相位編碼、線性調頻、非線性調頻等多種復雜方式下的目標回波信號的實時模擬，檢測雷達的跟蹤精度、角精度等指標。

　　1 功能及系統組成

　　所設計的多目標雷達模擬器為配合某型寬帶雷達系統進行設備調試和功能檢查。模擬器將雷達發射波形經延遲、幅度相位調制和多普勒頻移等形成模擬目標回波，通過天線發送或直接注入給試驗雷達系統。目標回波信號包括目標的距離、角度、速度、雷達散射截面積(RCS)、一維距離像等信息。

　　系統總體指標要求如下：雙通道輸出；頻率范圍為5．2～5．8 GHz；窄帶瞬時帶寬為10 MHz；寬帶瞬時帶寬為500 MHz；目標數目1～22個；幅度控制范圍為0～127 dB，量化單位不大于0．5 dB；RCS幅度控制速率為1μs，距離變化幅度控制1 ms；目標延遲時間：2～4 000μs；多普勒頻移范圍±400 kHz；相位噪聲不大于-90dBc／Hz@1 kHz；窄帶時雜散電平不大于-55 dBc；寬帶時雜散電平不大于-45 dBc；距離模擬精度≤1．5 m；多普勒模擬精度<1 Hz；輸入功率為-45～+30 dBm；輸出最大功率20 dBm。

　　C波段雷達目標模擬器由微波分系統、基帶分系統、寬帶分系統、電源控制分配組件和軟件等組成，如圖1所示。微波分系統包括接收組件、發射組件、頻率源組件和電源等。基帶分系統主要由主控計算機、數字管理單元(DMU)、接口控制單元、雙通道可編程數字延遲線(PD-DL)、時鐘產生和分配電路、中頻調制解調組件和電源等部分組成。窄帶目標模擬主要由基帶分系統和微波分系統實現。

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　　寬帶目標模擬主要由基帶分系統控制寬帶分系統實現，如圖2所示。輸出通過微波分系統與窄帶目標信號一起輸出。電源控制分配組件完成系統主電源的控制、分配、保護和指示等功能。

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　　2 目標回波模擬

　　2．1 窄帶目標回波產生

　　本寬頻帶射頻模擬器接收雷達系統的發射信號、控制信號和參考信號。系統輸出模擬窄帶目標回波信號前，在主控計算機上加載所有目標、誘餌的運動軌跡參數，如延遲參數和徑向運動速度，以及每個目標、誘餌的幅度／相位目標特性文件。
仿真開始后，DMU按照雷達系統發出的模式、參數和觸發信號，分別控制窄帶系統中的雙通道PDDL和中頻調制組件產生基帶延時目標信號，通過發射組件實現上變頻和雷達目標的距離、幅度調制控制，濾波后形成窄帶目標回波信號輸出，如圖3所示。

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　　2．2 寬帶目標回波產生

　　寬帶目標回波的產生通過對預先存儲在存儲器中的雷達寬帶LFM的基帶分量和目標特征參數直接計算，實時生成多散射點合成目標的波形數據實現。如圖4所示，寬帶分系統中的所有信號都與試驗雷達系統的參考信號同步，保證回波信號與雷達系統相參，實現正確的模擬。

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　　輸出寬帶目標回波信號前，在計算機上加載輸出目標散射點的運動軌跡參數和目標特性文件。當雷達系統發射寬帶LFM信號時，寬帶目標回波的基帶數據由DSP計算并加載到任意波形發生器(AWG)的存儲器中。DMU產生寬帶分系統的延時觸發脈沖和波形選擇信號，控制AwG輸出模擬基帶回波信號，將該基帶信號進行正交調制后，通過上變頻就得到寬帶信號的目標回波。目標特征數據通過CompactPCI總線加載到DSP中參與波形計算。

　　寬帶回波信號的更新率決定于AWG的數據更新率。這種數字方法原理簡單，模擬目標靈活，精度非常高，信號質量較高。缺點是成本較高，實時性受硬件速度、波形復雜度等限制，不容易提高。

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　　如圖5所示，DSP模塊中有兩個TMS320C6455高性能DSP、存儲器和大規模FPGA，完成特征數據接收、波形計算更新和數據傳輸等功能，是AWG的核心控制部分。AWG模塊的FPGA采用Xilinx公司的XC4VLX25-FF668。IQ信號通路的DAC選用兩片Atmel公司的1GHz 10位TS86101G2B，且兩路DAC相互獨立且保持信號的同步。其單路瞬時帶寬可達400 MHz，與正交調制器配合可輸出復雜的調制信號。