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的目標時延和多譜勒頻移，并把數(shù)據(jù)存入相應的鎖存器中。

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可以反復復制存儲的信號，可以用一路來實現(xiàn)多個模擬目標或欺騙干擾，為了設計的靈活性，用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)設計一個有使能端的可設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，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，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)生的設備上得到了廣泛應用。