[发明专利]一种合成孔径雷达回波模拟器实现方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达测试技术领域，是一种通过采集雷达发射信号，并进行目标信息调制，产生合成孔径雷达目标回波信号，设计实现合成孔径雷达回波模拟器的方法。

背景技术

合成孔径雷达回波模拟器是应用于合成孔径雷达地面测试的设备，能够对雷达成像性能和指标进行实验室测试和评估。合成孔径雷达(SAR)回波模拟器是通过接收雷达发射信号，并与目标冲激函数进行卷积运算的调制，得到目标回波信号。

2008年电子科技大学黄延坤的硕士论文《合成孔径雷达回波模拟器的建模仿真与系统设计》，以及2009年国防科技大学张成迁的硕士论文《高速数据采集回放系统设计与实现》中，都介绍了一种SAR回波模拟器的设计方法，即通过计算机将回波信号生成，一次性加载到SAR回波模拟器上的大容量器中，按照雷达PRF进行回波信号的实时回放。2007年电子科技大学谢勇的硕士论文《SAR回波模拟器中目标信号模块的硬件实现》，以及蔡昌听的硕士论文《SAR回波模拟器DSP软件的设计及实现》，介绍了使用DSP进行目标冲激函数计算，FPGA卷积计算及DAC控制，实时生成回波的SAR回波模拟器设计方法。2011年，北京理工大学丁泽刚的论文《SAR自然场景实时回波模拟器的设计与实现》，介绍了一种使用大规模DSP并行流水架构实时生成目标场景回波信号，实现回波模拟器的方法。

第一种方法是基于计算机平台的模拟，使用计算机事先将回波数据生成并存储，能提供精确的回波数据，按雷达发射信号时序实时发射回波，属于雷达开环测试系统，未能利用雷达本身发射信号进行整机检测。第二种方法，也没有接收真实雷达发射信号，而是根据雷达参数预置了发射信号数据保存在存储器中，利用该发射信号数据，在高速数字处理平台上进行目标冲激信号计算、回波信号的计算，产生中频目标回波信号。第三种方法实现了雷达回波生成的闭环仿真，实时提供雷达飞行航迹，实时生成回波数据，但是该模拟器仅满足50MHz带宽、1KHz带宽等较低参数指标的雷达测试。目前合成孔径雷达技术发展迅速，当雷达带宽、分辨率等指标提高时，实时回波模拟器系统的计算量、资源消耗、设计复杂度将急剧增加。

发明内容

本发明的目的在于实现合成孔径雷达的闭环测试，接收雷达本身发射，进行目标信息卷积调制，实时发射目标回波信号，同时，降低系统实现复杂度，减轻高速数字处理平台的计算量和实时处理要求。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种合成孔径雷达回波模拟器实现方法，利用计算机计算目标场景整个合成孔径的冲激响应函数，传输到由DSP和FPGA等组成的高速数字处理平台的存储器中；利用高速数字处理平台对采集获取的雷达发射信号和目标冲激函数进行卷积计算，实时模拟生成雷达运动采集的目标回波信号，并上变频到射频波段发射处理。可接收X、Ku或Ka波段的雷达发射信号，并发射相应波段的目标回波信号，实现对雷达的闭环测试；适用的雷达信号带宽可达到30MHz^-500MHz，最高可实现0.3m的距离向分辨率，雷达脉冲重复频率可达到1kHz^-20kHz，可模拟生成单点目标、多点目标、场景目标的回波信号，目标回波信号能够实时产生。

所述的一种合成孔径雷达回波模拟器实现方法，是将计算机数据计算与高速数字处理平台相结合，产生合成孔径雷达目标回波信号的方法，其特征在于：

在计算机上根据合成孔径雷达目标冲激函数生成算法进行C语言编程，载入雷达参数、目标参数和运动平台参数后，进行目标冲激函数的计算，生成数据文件并存储；

高速数字处理平台由FPGA、DSP等组成，接收雷达发射信号，与目标冲激函数进行卷积计算，得到雷达各个位置处的目标回波信号，并通过数模转换将回波信号实时发射出去。

所述的一种合成孔径雷达回波模拟器实现方法，其特征在于：

合成孔径雷达回波模拟器包括射频部分和中频信号处理部分；

射频部分负责接收雷达发射的X、Ku或Ka波段射频信号，并下变频到900MHz的中频，以便进行数字信号处理，同时负责将生成的目标回波信号上变频到相应的X、Ku或Ka波段，并发射出去，供雷达接收处理；

中频信号处理部分负责将雷达发射信号转换为I/Q两路基带信号，与目标冲激函数进行卷积运算生成目标回波基带信号，并通过数字上变频得到中频回波信号，然后经过数模转换得到目标回波的模拟信号。

所述的一种合成孔径雷达回波模拟器实现方法，其所述的计算机进行目标冲激函数计算和数据生成，包括如下步骤：