摘要 为满意多种类型雷达体系测验的要求，场景体系有必要能发生多体系、高质量的雷达信号。提出一种通用雷达信号场景体系计划，以AWG7082C恣意波形发生器、E8267D矢量信号源及N9030A矢量信号剖析仪组成的具有校准功用的宽带信号调制体系，运用安捷伦Pulse Build ing软件修改生成一系列常见的雷达信号。试验证明，该体系可生成多种体系高质量的雷达信号，特别是体系经校准后大幅按捺了镜频的影响，满意大大都雷达体系测验需求。
跟着雷达体系杂乱性的不断进步，日臻老练的杂乱调制技能也许多运用于雷达体系中。对雷达测验所运用鼓励设备的信号质量提出更高的要求，给现有测验仪器带来应战。传统雷达信号场景体系只结合某一种基带信号发生器和射频微波调制器完成，适用于特定类型雷达体系测验，难以发生多种雷达或调频、编码等特别体系波形的信号，无法与其它体系测验同享设备。为处理传统测验的坏处，提出了一套高性能、高性价比、高可重复性的通用雷达信号场景体系计划。
1 雷达场景信号特色
雷达体系运用的载频规模简直覆盖了悉数可用频段，从2 MHz载频的地波超视距雷达，到高分辨率雷达运用的毫米波，一些激光雷达的载波乃至近百GHz。但大都雷达体系在20 GHz以下频率运转。依据信号特征，雷达首要分脉冲雷达与接连波雷达两大类，而脉冲雷达是现在运用最广的一种。
1.1 脉冲紧缩技能
依据根本雷达方程，距离会跟着发射功率进步而最大化，空间分辨率则会跟着发射信号脉宽变窄而进步。选用脉冲紧缩技能的雷达之所以能够进步威力距离，是因为其发送较长的脉冲使得峰值功率一守时的平均功率会进步，一起在接纳回波的处理中运用匹配滤波器进行处理“紧缩”脉冲，会大幅进步雷达的空间分辨率。因为统筹了效果距离和分辨率的两方面要求，脉冲紧缩技能被广泛运用于当今脉冲式雷达体系中。
1.2 完成脉冲紧缩办法
脉冲紧缩要求对雷达脉冲进行内部调制脉冲紧缩办法首要有：线性调频(LFM)和相位调制。
该技能选用线性快速扫描(LFM)或非线性快速扫描(NLFM)办法。因为线性调频信号的发生和处理均较简略，其紧缩脉冲的形状和信噪比对多普勒频移不灵敏，且技能老练，因而雷达体系中多选用线性调频信号作脉压信号。而非线性调频(NLFM)在带宽方面具有某些优势，因而也能够改善接纳机灵敏度、进步接纳机上的信噪比。
相位编码又称“相位调制”，每个脉冲有一串较短的脉冲组成，其间载波相位有某个主动相关度低的二进制序列操控。平均功率由序列的总时长决议，而空间分辨率则由每个符号时长决议。在二进制相位编码中，载波的相位在0°～180°之间改动，在对准不完美时，主动相关度会比较低。如Barker码是一种运用较广泛的相位编码办法。
不管发射信号的脉冲相位特色怎么，接纳的回波信号是由多个相位叠加信号组成。这是因为将有多个恣意推迟的方针回波，来自相同方针因为多路径引起抵达时刻不同而发生多个回波，方针相对速度引起的多普勒效应频移、发射机自身发生各类噪声杂波，方针的RCS也会引起回波的起伏和相位的瞬时改动，因而回波信号杂乱程度远大于发射信号的状况，而雷达信号场景体系便是要尽或许复原或模仿这些杂乱信号环境。
2 雷达场景信号体系的作业原理
2.1 雷达场景信号出产办法的评论
根本能够经过运用现有的常用鼓励设备，有3种不同的办法能够生成雷达信号：
(1)内部宽带调制。仅需一台可直接输出已调载波的雷达射频微波信号的高性能鼓励设备。除某些滤波器或放大器外，不要求其他信号处理模块。体系组成最简略，但现有鼓励设备难以完成。泰克AWG70000系列恣意波形发生器可完成直接输出雷达射频微波信号，但价格昂贵。
(2)内部窄带调制。选用一台可发生相对较低载频的已调制信号的高性能鼓励设备。在半什物仿真环节，中频能够直接运用到接纳机或发射机的某个信号处理模块上。在其他状况下，有必要运用上变频器模块抵达终究载频。可选用安捷伦E8267D矢量信号发生器完成，但输出信号的调制带宽都会遭到调制器或上变频器的约束。虽然此种办法价格适中，但无法满意现在雷达体系测验的需求。
(3)外部宽带调制。鼓励设备生成基带信号经过外部调制后射频输出。简略信号经过操控某个载波的包络来生成脉冲，单通道鼓励设备输出信号被运用到AM调制器上。对要求杂乱数字调制或快速扫频的信号，有必要操控瞬时载波的起伏和相位。在这种状况下，最灵敏、完成最简洁的处理计划是正交调制器。其要求两路I、Q基带信号。这两个基带信号经过一台具有两条通道的鼓励设备或经同步后的两台单通道鼓励设备生成。可发生信号带宽可达2 GHz，但宽带正交调制对I/Q不平衡或正交差错特别灵敏。有必要要经过校准后，才干取得优质信号。因为性价比较高，是现在大大都雷达场景体系的首选。
2.2 信号场景的体系组成
本体系选用外部宽带调制办法，先由鼓励设备发生两路I、Q基带信号，然后经过外部宽带正交调制后输出雷达射频信号，加入了校准设备保证输出雷达射频信号的质量。信号场景体系首要由泰克AWG7082C恣意波形发生器、安捷伦E8267D矢量信号源及安捷伦N9030A信号剖析仪3部分组成，如图1所示。
因为雷达的某些基带信号(Barker码)要求载波按捺，瞬时相位或许会取两个值(0°和180°或BPSK)，FM线性调频、QPSK/QAM及大大都状况下UWB、OFDM信号的基带生成都要求正交调制器，因为有必要一起操控载波的瞬时起伏和相位。仿真包含方针特色、多路径、多普勒频移、噪声和人为搅扰效应的实践雷达回波要求正交调制。因为一起有I和Q信号，所以基带信号的生成需运用双通道AWG 7082C恣意波形发生器。
对正交调制的雷达信号，两个基带信号I和Q成分有必要输送到外部调制器，安捷伦E8267D矢量信号源就充当了外部调制器的人物。经过正交调制，乃至能够仿真频率捷变雷达体系，因为基带信号或许会坐落外部调制器调制带宽内任何地方，具有瞬时频率开关功用，没有PLL引起的瞬态信号。E8267D矢量信号源也可不接入外部两路I、Q信号，而进行内部窄带调制办法。但因为发生信号带宽仅80MHz，难以满意许多雷达体系测验需求。
进行外部宽带正交调制时，I和Q信号之间的匹配对调制质量至关重要。虽然恣意波形发生器具有较高的过采样率和高模仿带宽改善了输出两路I、Q信号的质量，两通道间的均匀性、平整度和相位线性度。但正交调制器通常是体系中的薄弱环节，宽带正交调制器响应是达不到平整的，内部I/Q不平衡，或许要远高于恣意波形发生器输出两路I、Q信号。如图2所示，I、Q两路完美正交时镜频被抵消，正交不平衡时导致镜频发生，这些非希望的镜频进步了噪声，下降了调制质量。因而，体系选用安捷伦N9030A信号剖析做校准设备，进行校准及差分校对信号会下降正交差错或不平衡引起镜频影响。此外，还应特别注意的恣意波形发生器输出到外部调制器的I、Q信号有必要要运用尽量等长的低损耗、低驻波、稳相电缆传输，而电缆不等长引起镜频可经过改动恣意波形发生器通道推迟参数或经专门软件校准后进行补偿。
3 创立雷达场景信号波形
3.1 运用Pulse Building软件修改波形
N7620B Signal Studio for Pulse Building是安捷伦公司开发一款脉冲信号出产软件，与宽带恣意波形发生器和矢量信号发生器调配运用(Wideband IQ with Calibration PSG形式)，可生成载频高达44 GHz、带宽高达2 GHz的波形。该软件校对引擎与16位ARB和PSG结合，可为用户供给44 GHz的动态规模。
简略的界面结构不光能够灵敏地创立、存储和调用杂乱的宽带脉冲码型，也可导入Agilent ADS和Matlab创立的脉冲界说文件。情景形式可进行具体设置：每段波形能够设置脉宽、上升/下沿时刻、占空比、颤动时刻、颤动类型。此外，能够将每段不同波形添加到序列中，波形序列播映时刻、重复距离、重复数量、频率、相位、功率偏置、起伏ALC和游标等。
3.2 仪器校准和信号校对的软件办法
如图4为校准设置界面。体系选用SSB的12音频信号作为测验校准信号，因为其可在整个调制带宽上预算有用的载波和非希望的镜频载波。因为镜频起伏将取决于必定调制频率的相位和起伏匹配程度。在设置主动校准后，主动调用N9030A信号剖析仪测得与调制频率有关的正交差错和不平衡，使AWG7082C生成差分校对信号，在找到匹配的差分校对滤波器后，终究取得I与Q成分之间的完美平衡和相位。也可经过对现已预先校对的信号重复进行校准，取得更好的成果。
4 结束语
该雷达信号场景体系可生成载频高达44 GHz，带宽达2 GHz生成多种体系杂乱的雷达信号。因为设备参数漂移的影响，会导致校准数据有用周期较短，每次敞开体系前须进行的设备校准和信号校对，但保证了体系输出的雷达射频信号有杰出的质量。现在，该雷达信号场景体系已正式投入到多个类型雷达产品研发阶段中，对计划验证与改善、体系测验、产品检验等方面作业起到了重要的效果。
