基于虛擬儀器技術的雷達信號模擬器設計

摘要：為了解決采用DSP技術的雷達模擬器的硬件外圍電路設計復雜、人機交互界面設計繁瑣的問題，利用FPGA芯片控制能力強，設計靈活以及LabVIEW語言易于實現(xiàn)人機交互界面設計等優(yōu)點，采用計算機結合NI公司的PCI－564OR數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡，設計了雷達回波模擬器。利月Matlab仿真出線性調頻、雜波、干擾等信號數(shù)據(jù)后，通過PCI總線把它們寫入板卡的FPGA中，由FPGA控制時序，經 D／A 轉換后將數(shù)據(jù)送出，從而實現(xiàn)雷達回波信號的模擬。實驗結果表明，該模擬器具有良好的通用性和精確度，并且結構簡單，使用靈活。該設計形式對于今后雷達信號模擬器模塊化設計具有借鑒意義。

　　引言

　　現(xiàn)如今，為雷達檢測提供回波模擬信號的雷達回波模擬器層出不窮，而絕大多數(shù)模擬器采用微型計計算機+數(shù)字信號處理器件（DSP）＋數(shù)模轉換（D／A） 的方式。這種方法存在兩個缺點，一是由于DSP的控制力不強，且其外圍的電路設計比較復雜；二是這種設計在軟件實現(xiàn)上是以C語言為主，而用C語言編輯人機交互界面，費時費力。然而倘若采用微型計算機＋可編程邏輯器件（FPGA）＋數(shù)模轉換（DA），則可避免上述問題，因此通過計算機配合 NI公司的PCl－5640R數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡產生雷達中頻回渡信號，在這一設計中板卡所帶的FPGA 芯片，具有很強的控制能力，設計較靈活；同時，該板卡可以用LabVIEW 編程實現(xiàn)功能，這種圖形化語言易學易用，而且有豐富的圖形件，易于實現(xiàn)人機交互界面設計，可以很好地解決上面兩個難題。

　　1 系統(tǒng)設計

　　該模擬器主要曲計算機和PCI－564OR數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡組成，其組成框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組戚框圖

　　計算機負責通過LabVIEW等語言，對板卡的FPGA芯片編程，并通過驅動程序驅動PCl－5640R王作。

　　PCl－5640R數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡主要由PCI總線接口、FPGA、數(shù)字上變頻芯片AD9857、數(shù)字下變頻芯片AD6*、存儲器以及觸發(fā)電路組成。FPGA型號為Xilinx Virtex-5 SX95T，有640個乘法器，它不需要通過Maxplus Ⅱ編程，而直接用LabVIEW編程再編譯即可；AD9857有兩路14 的高性能DAC，內部時鐘達200 MHz，內置數(shù)字上變頻器，單端輸出， 阻抗50Ω；AD6*有兩路l4位高性能ADC，內部時鐘達100 MHz，內置數(shù)字下變頻器，單端輸人，阻抗50Ω。

　　中頻卡在該系統(tǒng)中的主要作用是完成模擬中頻信號的輸出。它可以將主板計算出的視頻回波數(shù)據(jù)通過高速D／A芯片轉換為模擬的視頻信號，也可以利用板卡上的FPGA將田波數(shù)據(jù)存儲，再經AD9857將信號正交混頻到中頻后經D／A轉換輸出中頻回波。其原理框圖如圖2所示。

圖2 中頻卡原理圖