基于DRFM的欺騙干擾與雷達目標模擬實現(xiàn)

引言

　　在雷達的測試系統(tǒng)中，常常需要模擬日標回波；同時，為了測試雷達的抗干擾特性，還需要產(chǎn)生欺騙干擾的信號。DRFM(數(shù)字射頻存儲器)由于可以高保真的存儲和復(fù)制采樣信號，測試系統(tǒng)不僅可以產(chǎn)生多個假目標，還可以產(chǎn)生距離拖引干擾和速度拖引干擾。

1 系統(tǒng)組成及原理

　　雷達的測試系統(tǒng)需要模擬目標的航跡。對于高速運動的目標，其控制系統(tǒng)需實時計算控制參數(shù)，供功能塊使用。因DSP(數(shù)字信號處理器)芯片采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu)，具有獨立的數(shù)據(jù)存儲空間和程序存儲空間，它的數(shù)據(jù)和程序分別存儲在不同的存儲器之中。采用TI公司的DSP處理芯片，其中TMS320C2000系列是面向控制型的處理芯片，也有較強的計算能力，以適應(yīng)快速數(shù)字信號處理運算的要求，比較適合本系統(tǒng)使用，可以實時計算下載控制參數(shù)，供功能塊使用。

　　測試系統(tǒng)包括以下幾部分：

a) 系統(tǒng)通過天線接受雷達信號，經(jīng)混頻成中頻后，通過DRFM采集中頻雷達脈沖信號，并把采集數(shù)據(jù)存儲在存儲器中供讀取。

b) DSP根據(jù)主控計算機提供的命令和干擾參數(shù)，實時計算每一個更新時刻計算出相應(yīng)的目標時延和多譜勒頻移，并把數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的鎖存器中。

c) 可編程脈沖延時電路根據(jù)DSP提供的參數(shù)，對雷達視頻脈沖進行相應(yīng)的延時，產(chǎn)生DRFM的數(shù)據(jù)釋放信號，控制DRFM的D／A轉(zhuǎn)換器工作，產(chǎn)生中頻脈沖信號，從而實現(xiàn)距離拖引干擾。

d) DDS(直接數(shù)字頻率合成器)模塊根據(jù)DSP提供的參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的多普勒頻移信號，經(jīng)混頻電路處理后，實現(xiàn)速度拖引干擾或目標速度模擬。

e) 根據(jù)假目標的運動軌跡，DSP實時計算出假目標的距離引起的功率衰減，控制輸出電調(diào)衰減器，實現(xiàn)假目標的距離欺騙。

　　目標模擬與欺騙干擾系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

2 對DRFM的控制

　　DRFM讀取時延的數(shù)據(jù)更新并不需要每個雷達脈沖都更新，這是由目標的運動速度決定的，一般2 ms更新一次就夠了。

　　可編程延遲電路的延時時間由DSP控制，以接收到的雷達視頻脈沖為起始點，計算延時參數(shù)，延時脈沖的個數(shù)也是可控的，這樣可以控制產(chǎn)生多個假目標或多個欺騙干擾信號。

　　因DRFM可以反復(fù)復(fù)制存儲的信號，可以用一路來實現(xiàn)多個模擬目標或欺騙干擾，為了設(shè)計的靈活性，用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)設(shè)計一個有使能端的可設(shè)置延時時間和脈沖個數(shù)的脈沖延時電路，可以在FPGA中根據(jù)需要設(shè)計多個單脈沖延時電路，然后將這些脈沖相加，得到延時獨立設(shè)置的脈沖，模擬獨立運動的目標軌跡。這樣，只用一個通道就可以同時實現(xiàn)目標模擬與欺騙干擾、多目標模擬或多個欺騙干擾信號。對DRFM的控制時序見圖2。

3 對DDS的控制

　　當一個通道只有一個目標需要模擬時，只需要將計算好的多普勒頻移參數(shù)送入鎖存器即可。但常常需要模擬多個目標或需要模擬一個目標及與它相應(yīng)的欺騙干擾，這時采取每計算一個參數(shù)送入鎖存器的方法來控制就可能來不及了。DSP計算好需要模擬的多個目標的距離和多普勒頻移后，將多普勒頻移參數(shù)按模擬目標相對雷達信號距離由近到遠的次序存入RAM中，由于DDS從置數(shù)到工作穩(wěn)定需要時間，以雷達同步脈沖來送出第1個控制參數(shù)，其他的在每個脈沖的后沿來更新參數(shù)。對于頻率捷變雷達來說，多普勒頻移與頻率相關(guān)，如采取測量到雷達頻率再計算的方式，當模擬的目標與測試系統(tǒng)較近時，實時更新時間來不及，由于目標運動的速度不快，參數(shù)更新時間，采取預(yù)先計算多普勒頻移并下載到存儲器中，以頻率做存儲器讀出時的地址，頻率捷變時可以實時查表得到該時刻該頻率的多普勒頻移。電路原理見圖3。在模擬距離遠近的功率變化時控制電路與此相似，因與頻率無關(guān)，電路比控制多普勒頻移的電路簡單，不再詳述。

4 多通道的實現(xiàn)

　　通過一個通道來實現(xiàn)多個模擬目標或欺騙干擾，將減少設(shè)備量，降低系統(tǒng)的成本，但當兩個目標距離較近、速度不同時，以及模擬目標數(shù)較多時，一個通道將難以實現(xiàn)。這時可以通過增加通道來實現(xiàn)。由于與主控計算機是通過串口通信，這樣，帶來了一個問題，即如何簡單實現(xiàn)兩個通道間的信號同步。

　　下面以兩個通道(一個通道用做模擬目標，另一個通道用做相應(yīng)的欺騙干擾)為例介紹通道問同步的實現(xiàn)。將模擬目標的運動參數(shù)下載到主模擬通道，而作欺騙干擾的通道，計算機需要將目標參數(shù)和干擾參數(shù)一起下載，DSP計算時，以接收到的雷達視頻脈沖為參考值，計算出干擾更新時刻的距離和速度。由于這樣起始點的時刻未知，每個DSP獨自更新，將難以保證欺騙干擾和模擬目標時間的一致性，可以采取以主通道DSP為主，更新數(shù)據(jù)時發(fā)出中斷信號，另一個接收到更新中斷后更新數(shù)據(jù)，為了保證各數(shù)據(jù)更新的同時性，采取兩次鎖存，接收到的雷達視頻脈沖產(chǎn)生同步脈沖對數(shù)據(jù)進行鎖存。程序流程如圖4所示。

5 結(jié)束語

　　本文介紹了單個通道多目標模擬時對多普勒頻移參數(shù)的實時控制方法，以及多個通道模擬多個信號時的實時控制方法，提出了信號間同步的解決方法。雖然采用單個通道做多目標模擬時，模擬距離接近而速度不同的目標存在局限性，但控制電路簡單有效，工作穩(wěn)定，設(shè)備成本低，具有實用的價值。在雷達目標模擬與干擾產(chǎn)生的設(shè)備上得到了廣泛應(yīng)用。