雷达回波实时模拟器系统验证 - 基于FPGA的雷达回波实时模拟器的实现

　　由于信号处理板卡具有2片FPGA，因此需要将上述各运算模块分别映射到相应的FPGA中。如图4所示，第一个FPGA实现数字下混频、测频、延迟复乘等功能，第二个FPGA实现扩展散射点延迟、各点相对多普勒复乘、数字上混频等功能，产生一个简单目标或一个扩展目标。为了降低开发难度、缩短开发周期，运算模块均采用System Generator开发。

　　噪声模拟的实现方法如图5所示。首先产生高斯白噪声随机序列，FFT后根据噪声带宽进行加窗，得到噪声序列的频谱，然后做IFFT，得到时域模板序列。对这个模板序列进行随机移位叠加，最后根据测频结果进行DUC，将噪声移到一定的载频上。根据实际噪声带宽的需求，可以选择不同宽度的窗函数，控制调频噪声的带宽。

　　将上述运算过程生成的目标回波、噪声、杂波和干扰信号叠加后，即可得到最终的雷达回波信号。

　　3 系统验证

　　分别采用连续波信号和脉冲信号对系统的功能和性能进行测试。连续波状态下，需要测试模拟器的输出功率、杂散抑制、动态范围、多普勒信号控制性能等指标。脉冲状态下，需要测试模拟器的模拟精度、多目标及干扰模拟能力等指标。

　　图7给出了连续波状态下某典型频率的输出信号实测结果。可以看出，输出点频信号的频率与输入信号相差所设定的多普勒频率，杂散电平很低，满足一般雷达系统的要求。表1给出了主要指标的实测结果，包括输出功率、、杂散抑制、输出动态范围、多普勒信号频率范围与多普勒频率精度等。

　　图8给出了脉冲状态下的输出信号，表2给出了主要指标的实测结果。

　　本文介绍了一种基于FPGA嵌入式系统的雷达回波实时模拟器。利用FPGA资源丰富、并行运算能力强的优点，提高了系统的集成度与实时性；采用System Generator开发FPGA软件，大大降低了开发难度与开发周期；通过灵活配置FPGA软件，可以实现不同体制雷达回波的模拟，具有较强的通用性和扩展性。实验结果表明，该模拟器能够满足雷达系统半实物仿真的需求，其相关技术代表了雷达回波模拟器未来发展的一个方向，并可应用于其他类型的回波模拟中。