引言

 

許多行業(yè)包括商業(yè)、工業(yè)和國(guó)防領(lǐng)域都有大量雷達(dá)系統(tǒng)在應(yīng)用。雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用包括汽車(chē)防撞雷達(dá)、氣象雷達(dá)、空中交通管制（ATC） 雷達(dá)，以及國(guó)防應(yīng)用中的早期預(yù)警雷達(dá)和導(dǎo)彈跟蹤雷達(dá)。雷達(dá)的最終用途決定它的物理尺寸、工作頻率、波形、發(fā)射功率、天線孔徑和許多其他獨(dú)特的參數(shù)。每項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)和每個(gè)部件都將被測(cè)試以確保雷達(dá)性能。

 

雷達(dá)系統(tǒng)使用者更關(guān)注功能測(cè)試，即目標(biāo)探測(cè)和跟蹤。進(jìn)行功能測(cè)試時(shí)，必須產(chǎn)生可以覆蓋全部無(wú)模糊距離、全部無(wú)模糊徑向速度、全部方位角和俯仰角的具有不同雷達(dá)散射截面（RCS） 的雷達(dá)目標(biāo)，以確保雷達(dá)系統(tǒng)的精度、分辨率、成功檢測(cè)率和虛警率滿足系統(tǒng)要求。外場(chǎng)測(cè)試可能非常費(fèi)時(shí)、復(fù)雜和費(fèi)用高昂，并會(huì)涉及難以實(shí)現(xiàn)的可重復(fù)條件。例如，為了測(cè)試戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)載雷達(dá)在特定條件和距離的性能，需要部署一些人工目標(biāo)用于被戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)探測(cè)和跟蹤。通過(guò)對(duì)比人工目標(biāo)的全球定位系統(tǒng)（GPS） 坐標(biāo)數(shù)據(jù)與相應(yīng)雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)以檢驗(yàn)雷達(dá)性能。

 

因?yàn)槔走_(dá)系統(tǒng)尚在開(kāi)發(fā)期間定期進(jìn)行外場(chǎng)測(cè)試費(fèi)用可能過(guò)高，另一種方法是建立真實(shí)雷達(dá)測(cè)試模擬，包括許多不同類(lèi)型目標(biāo)和場(chǎng)景模擬。雷達(dá)目標(biāo)生成能夠測(cè)試包括射頻的整個(gè)雷達(dá)功能，不需要昂貴的外場(chǎng)測(cè)試。雷達(dá)目標(biāo)生成器引入具有時(shí)間延遲、多普勒頻移和衰減的目標(biāo)。目標(biāo)生成器的幾種技術(shù)已經(jīng)具備，如同軸延遲線（Coaxial Delay Lines， CDL）、光纖延遲線（Fiber Optical Delay Lines， FODL） 或射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備（Digital Radio Frequency Memory， DRFM）?，F(xiàn)在，也可以使用商用化（Commercial Off-The-Shelf， COTS） 的測(cè)量設(shè)備。

 

雷達(dá)目標(biāo)生成器的性能和能力以及它們測(cè)試?yán)走_(dá)系統(tǒng)的可用性是關(guān)鍵，這主要取決于幾個(gè)技術(shù)參數(shù)。本文介紹不同雷達(dá)目標(biāo)生成器的架構(gòu)，闡明適合雷達(dá)系統(tǒng)性能測(cè)試的目標(biāo)生成器的設(shè)計(jì)要求和準(zhǔn)則，同時(shí)給出測(cè)量結(jié)果舉例。

 

雷達(dá)測(cè)試

 

在雷達(dá)系統(tǒng)投入使用并移交給使用者之前，必須先進(jìn)行幾個(gè)不同層次的測(cè)量任務(wù)。在研究和開(kāi)發(fā)期間，執(zhí)行主要硬件部件測(cè)試和測(cè)量。這些測(cè)試大多集中在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上，僅部分內(nèi)容涉及信號(hào)處理或系統(tǒng)功能。

 

測(cè)試和測(cè)量行業(yè)提供各種雷達(dá)測(cè)試設(shè)備。這類(lèi)設(shè)備重點(diǎn)關(guān)注雷達(dá)的參數(shù)性能，可以在開(kāi)發(fā)和生過(guò)產(chǎn)程中測(cè)量頻譜純度、發(fā)射功率或靈敏度。這僅測(cè)試了雷達(dá)部分性能，但如信號(hào)探測(cè)這種重要功能從來(lái)沒(méi)有在閉環(huán)運(yùn)行中完整測(cè)試過(guò)。

 

要測(cè)試整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)（包含基帶和射頻） 并確保所有單元功能符合技術(shù)規(guī)格、滿足用戶要求，必須執(zhí)行更多的測(cè)試，如圖 1 所示。

必須通過(guò)進(jìn)一步的測(cè)試和監(jiān)控功能以實(shí)現(xiàn)參數(shù)測(cè)量。例如，內(nèi)置測(cè)試設(shè)備（Built-In Test Equipment， BITE） 能夠監(jiān)控某些硬件部件和功能。雖然 BITE 能夠提供雷達(dá)的合格或不合格評(píng)估，但是它對(duì)獲得雷達(dá)性能信息不是必須的。如果雷達(dá)沒(méi)有探測(cè)到目標(biāo)，使用者怎么能知道雷達(dá)是否工作正常？

 

因此，可采用拖拽球的外場(chǎng)測(cè)試，來(lái)設(shè)定雷達(dá)能力基線和測(cè)試整個(gè)雷達(dá)處理鏈，但是不能測(cè)試處理能力。有些雷達(dá)有數(shù)字輸入接口，可將場(chǎng)景輸入雷達(dá)處理器。外場(chǎng)測(cè)試給出有關(guān)雷達(dá)性能和功能符合技術(shù)規(guī)格情況的全面結(jié)果，而數(shù)字輸入測(cè)試能夠測(cè)試?yán)走_(dá)處理器能力。如前所述，外場(chǎng)測(cè)試費(fèi)用昂貴，幾乎不可重復(fù)且受制于某些目標(biāo)的可用性。由于這些原因，雷達(dá)目標(biāo)生成器用于替代某些外場(chǎng)測(cè)試，并使測(cè)試可重復(fù)進(jìn)行；它們節(jié)省了時(shí)間和費(fèi)用，通過(guò)注入雷達(dá)目標(biāo)，可測(cè)試整個(gè)處理鏈。

 

這些需求轉(zhuǎn)化為對(duì)雷達(dá)目標(biāo)生成器的技術(shù)要求，并對(duì)目標(biāo)生成系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)提出挑戰(zhàn)。盡管一些經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)傾向于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試系統(tǒng)，而非外場(chǎng)測(cè)試，雷達(dá)系統(tǒng)的功能性能驗(yàn)證必須通過(guò)綜合使用實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和外場(chǎng)測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，由于雷達(dá)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中添加了電子防護(hù)防護(hù)（Electronic ProtecTIon， EP） 功能，這些新的系統(tǒng)要求可能需要新的測(cè)試方法。

 

雷達(dá)目標(biāo)生成器

 

達(dá)目標(biāo)生成器對(duì)雷達(dá)信號(hào)運(yùn)用時(shí)間延遲（作用距離）、多普勒頻移（徑向速度） 和衰減。它接收、處理和重新發(fā)射實(shí)際雷達(dá)信號(hào)。其他系統(tǒng)能存儲(chǔ)的雷達(dá)波形，同過(guò)觸發(fā)進(jìn)行波形回放。各種雷達(dá)目標(biāo)生成器有非常不同的性能，測(cè)試不同層次的功能；一些生成器僅在專(zhuān)用頻段為非常特殊的雷達(dá)系統(tǒng)生成單一目標(biāo)，而其他生成器覆蓋很寬的頻譜，提供復(fù)雜的目標(biāo)場(chǎng)景模擬。也有特定的雷達(dá)目標(biāo)生成器只工作于專(zhuān)用頻段，例如用于測(cè)試汽車(chē)?yán)走_(dá)傳感器的頻段［8］。

 

雷達(dá)目標(biāo)生成器的性能和能力，以及測(cè)試?yán)走_(dá)系統(tǒng)的能力取決于幾個(gè)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)參數(shù)。拋開(kāi)效率和成本，需要考慮下述技術(shù)參數(shù)：

• 系統(tǒng)架構(gòu)

• 頻率覆蓋范圍和帶寬

• 相位噪聲性能、信號(hào)失真、雜散輻射和回波信號(hào)整體質(zhì)量

• 數(shù)字化性能、采樣率和量化采樣有效位數(shù)

• 最大多普勒頻移、多普勒步長(zhǎng)

• 最大作用距離、最小作用距離、距離步長(zhǎng)

• 觸發(fā)和 / 或連續(xù)操作

• 重現(xiàn)真實(shí)環(huán)境場(chǎng)景的靈活性和測(cè)試感興趣項(xiàng)目的可能性

 

雷達(dá)系統(tǒng)的工作頻率在非常寬的頻段范圍上變化。從工作在 HF 或 L 波段的遠(yuǎn)程監(jiān)視雷達(dá)，S 波段的 ATC 雷達(dá)，X 波段的海上監(jiān)視雷達(dá)，一直到 K/W 波段的汽車(chē)?yán)走_(dá)傳感器。因此，雷達(dá)目標(biāo)生成器需要覆蓋極寬的頻譜。

 

帶寬決定雷達(dá)中的距離分辨率或頻率捷變雷達(dá)的運(yùn)行。更大帶寬不僅提供更高的距離分辨率，頻率捷變雷達(dá)系統(tǒng)也需要高帶寬。因此，目標(biāo)生成器的帶寬必須至少覆蓋忠實(shí)再現(xiàn)波形需要的帶寬。

 

相位噪聲性能和信號(hào)保真度非常重要，因?yàn)樾阅懿患鸦蛐盘?hào)保真度下降會(huì)引起重發(fā)信號(hào)失真或產(chǎn)生額外相位噪聲。例如，只有在良好的相位性能條件下，雷達(dá)才能探測(cè)到緩慢移動(dòng)的目標(biāo)。如果目標(biāo)生成器有高附加相位噪聲，此雷達(dá)目標(biāo)生成器可能限制測(cè)試?yán)走_(dá)真實(shí)性能的能力。

 

為了模擬延遲和多普勒，在大多數(shù)現(xiàn)代雷達(dá)目標(biāo)生成器中數(shù)字化是必不可少的。雷達(dá)信號(hào)被捕獲、數(shù)字化、處理、轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并經(jīng)適當(dāng)衰減后被重新發(fā)射。有效位數(shù)（EffecTIve Number Of Bits， ENOB） 和無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（Spurious-Free Dynamic Range， SFDR） 是定量評(píng)價(jià)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） 質(zhì)量的指標(biāo)。它對(duì)于接收輸入雷達(dá)信號(hào)和再現(xiàn)雷達(dá)回波信號(hào)極為重要。

 

其他技術(shù)參數(shù)，如最小 / 最大距離或多普勒、目標(biāo)或測(cè)試場(chǎng)景數(shù)量，主要取決于雷達(dá)目標(biāo)生成器的信號(hào)處理性能、架構(gòu)和基帶處理能力。

 

今天的雷達(dá)工程師使用下列不同種類(lèi)的雷達(dá)目標(biāo)生成器。

 

光纖延遲線（FDOL）

 

在雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)試和測(cè)量中使用光纖延遲線（FODL） 已經(jīng)有幾十年了，例如，用于測(cè)量雷達(dá)系統(tǒng)的相位噪聲，以及為無(wú)線電系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)的戶外距離測(cè)試模擬可重復(fù)性信號(hào)。這些相對(duì)靈活、相位相干的小型系統(tǒng)將雷達(dá)的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并借助一定長(zhǎng)度的光纖線對(duì)其進(jìn)行延遲，然后再將經(jīng)過(guò)延遲的光信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成射頻并發(fā)射給雷達(dá)。一些系統(tǒng)能夠引入多普勒頻移，如圖 2 所示。

 

圖 2、簡(jiǎn)化的光纖延遲線（FODL） 框圖

 

光纖中光信號(hào)的相速率大約為 5 μs/km，同時(shí)損耗在 0.5 dB/km 量級(jí)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)皮秒（ps） 量級(jí)非常細(xì)微的距離范圍。光纖延遲線的帶寬非常高。它主要受限于多模光纖的模態(tài)色散，在 GHz/km 范圍。在單模光纖中調(diào)制帶寬受限于材料的色散，對(duì)于有非常低色散的波長(zhǎng)，調(diào)制帶寬可達(dá) 100 GHz/km ［1］。在低射頻頻段動(dòng)態(tài)范圍受限于量子噪聲，而在高射頻頻段受限于非線性過(guò)程［3］，并隨著信號(hào)帶寬增加線性降低［1］。一旦加入多普勒頻率，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍取決于其他參數(shù)，并且常常會(huì)有數(shù)十分貝的減小。雖然可將多普勒頻移調(diào)制到射頻信號(hào)上，光纖延遲（距離） 長(zhǎng)度是恒定的，不能實(shí)際生成移動(dòng)目標(biāo)。

 

光纖延遲線有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它的延遲不隨頻率變化，對(duì)振動(dòng)不敏感，能夠在很大程度上屏蔽電磁干擾，此外光纖延遲不輻射能量。而且，可重復(fù)模擬、低系統(tǒng)成本和節(jié)約時(shí)間更是重要優(yōu)勢(shì)。需要極高近載波相位噪聲性能的測(cè)試，如固定目標(biāo)抑制（Fixed Target Suppression， FTS） 測(cè)試，能夠通過(guò)光纖延遲線很好地實(shí)現(xiàn)。然而，光纖延遲線不能生成時(shí)變距離 - 多普勒目標(biāo)，也不能提供連續(xù)距離設(shè)置或任意信號(hào)衰減和增益。

 

射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備（DRFM）

 

在測(cè)試和測(cè)量中射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備可用于雷達(dá)目標(biāo)模擬。這類(lèi)系統(tǒng)以數(shù)字方式處理雷達(dá)信號(hào)。射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備下變頻、濾波和數(shù)字化收到的射頻信號(hào)。數(shù)字化的信號(hào)接著被保存和 / 或修改。然后此數(shù)字信號(hào)被重新轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并使用下變頻時(shí)相同的本振（LO）混頻到射頻頻率。信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后被重新發(fā)射出去，這就是整個(gè)信號(hào)處理鏈條。這種方法如圖 3 所示。

 

 

圖 3、簡(jiǎn)化的射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備（DRFM） 系統(tǒng)框圖

 

護(hù)干擾機(jī)（Airborne Self-ProtecTIon Jammer， ASPJ），由它引申出 Joint Vision 2010。它的研發(fā)始于 1979 年；然而在 1992 年項(xiàng)目被叫停［6］。ASPJ 能夠覆蓋從 0.7 GHz 到 18 GHz 的頻段，后來(lái)演變?yōu)閺?1 GHz 到 35 GHz。單臺(tái)設(shè)備平均造價(jià) 1.27 百萬(wàn)美元［4］。

 

目前可得到的有關(guān)射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備的商業(yè)和公開(kāi)信息顯示，這些系統(tǒng)可以覆蓋高達(dá) 40 GHz 的頻率范圍，瞬時(shí)帶寬高達(dá) 1.4 GHz、數(shù)字化位數(shù)為 12 位、最小延遲為 90 ns、無(wú)雜散輻射動(dòng)態(tài)范圍為 65 dBc。然而，受技術(shù)能力限制，這些技術(shù)數(shù)據(jù)很難在單臺(tái) DRFM 中同時(shí)實(shí)現(xiàn)。例如，大多數(shù)寬帶 DRFMs 都大大降低了信號(hào)保真度，使用的數(shù)字化遠(yuǎn)低于 12 位，或者干脆僅為研究目的建造。

 

引入的最小延遲主要受限于模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC） 和數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC） 數(shù)?；蚰?shù)轉(zhuǎn)換需要一定的周期并取決于帶寬和位數(shù)。此外，信號(hào)處理導(dǎo)致雷達(dá)回波信號(hào)需增加大量處理周期。現(xiàn)今典型的最小距離延遲范圍從低于 100 ns 到低于 1 μs。

 

在射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備中，重要的是要知道模擬射頻信號(hào)在數(shù)字域中如何表示（幅度、相位、I/Q） 以及量化位數(shù)，因?yàn)檎沁@些因素主要決定了信號(hào)保真度。由于雷達(dá)可以嘗試區(qū)分目標(biāo)信號(hào)和電子對(duì)抗（Electronic Counter Measure， ECM） 信號(hào)，Electronic Counter Measure 的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR） （由 ADC 表征）。無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍取決于有效比特位數(shù)（ENOB） 以及部件的非線性和噪聲。

 

雖然帶有相干目標(biāo)回波返回的高信號(hào)保真度射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備或許適合雷達(dá)測(cè)試，但它可能無(wú)法通過(guò)良好的用戶界面來(lái)產(chǎn)生各種條件和場(chǎng)景雷達(dá)目標(biāo)。這類(lèi)非常專(zhuān)業(yè)的設(shè)備常常價(jià)格不菲，并且由于靈活性受到限制而不能全面測(cè)試?yán)走_(dá)性能。DRFM 的技術(shù)性能規(guī)格和確切成本很難從商業(yè)市場(chǎng)上獲得。按照美國(guó)國(guó)防部（DoD） 估計(jì)，單個(gè)射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備模塊價(jià)格從 15 萬(wàn)美元到 70 萬(wàn)美元，具體取決于它的性能［5］。

 

商用化（COTS） 測(cè)試和測(cè)量設(shè)備

 

商用化測(cè)試和測(cè)量設(shè)備如今也能生成雷達(dá)目標(biāo)，基本上采用射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備所用類(lèi)似的方式，通過(guò)射頻下變頻、基帶數(shù)字處理和射頻上變頻。

 

該雷達(dá)目標(biāo)生成器由使用商用化測(cè)試和測(cè)量設(shè)備的接收機(jī)（射頻信號(hào)分析儀） 和發(fā)射機(jī)（射頻信號(hào)發(fā)生器） 構(gòu)成，它們通常用作分析或生成射頻信號(hào)的獨(dú)立設(shè)備。當(dāng)組合使用時(shí)，這兩種儀器可作為雷達(dá)目標(biāo)生成器工作。

 

商用化雷達(dá)目標(biāo)生成系統(tǒng)工作在 100 kHz 到 40 GHz 頻率范圍，在規(guī)定的頻段以高達(dá) 160 MHz 的帶寬接收任何類(lèi)型的射頻雷達(dá)信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成同相和正交相移數(shù)據(jù)（I/Q 數(shù)據(jù)）。I/Q 數(shù)據(jù)傳送到信號(hào)發(fā)生器的基帶輸入端，在基帶，按照用戶指定值添加時(shí)間延遲、多普勒頻移和衰減。然后，由信號(hào)發(fā)生器將雷達(dá)回波信號(hào)重新發(fā)射到雷達(dá)，如圖 4 所示。

 

 

圖 4、典型商用化測(cè)試設(shè)備組成的實(shí)時(shí)雷達(dá)目標(biāo)生成器（R&S®SMW200A 矢量信號(hào)發(fā)生器及 R&S®FSW 信號(hào)和頻譜分析儀）。

 

這類(lèi)測(cè)量設(shè)備的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)異的射頻性能，這適合在研究、開(kāi)發(fā)或生產(chǎn)期間進(jìn)行額外的雷達(dá)參數(shù)測(cè)試。這種靈活、模塊化的方法使得矢量信號(hào)發(fā)生器或信號(hào)和頻譜分析儀還可用于其他的測(cè)試環(huán)境中。

 

測(cè)量

 

為了演示這種雷達(dá)目標(biāo)生成器，需要使用軟件定義雷達(dá)（Software Defined Radar， SDR） 和 MATLAB®信號(hào)處理軟件。在此演示系統(tǒng)中，使用有多目標(biāo)分辨能力的波形和商用化測(cè)試設(shè)備組成的雷達(dá)目標(biāo)生成器來(lái)分析軟件定義雷達(dá)的性能。

 

雷達(dá)目標(biāo)生成器生成單目標(biāo)并在軟件定義雷達(dá)（它充當(dāng)被測(cè)雷達(dá)） 中觀察。圖 5 顯示被測(cè)雷達(dá)的 MATLAB®圖形用戶界面（GUI），其中包括頻譜、距離 - 多普勒地圖和目標(biāo)列表。可觀察到單個(gè)局部最大值，它的功率大于恒虛警率（Constant False Alarm Rate， CFAR） 門(mén)限值。通過(guò)測(cè)量差頻可確定距離和徑向速度。在雷達(dá)目標(biāo)生成器中，生成距離 R1 = 2000 m，多普勒頻移 vr1=–25 m/s。這是由該雷達(dá)精確測(cè)量得到的，參閱圖 5。

 

圖 5、由商用化測(cè)試設(shè)備組成的雷達(dá)目標(biāo)生成器生成的單個(gè)目標(biāo)

 

商用化測(cè)試設(shè)備組成的雷達(dá)目標(biāo)生成器能夠用不同距離 - 多普勒單元生成多達(dá) 20 個(gè)目標(biāo)。此信號(hào)生成器也有多個(gè)射頻信號(hào)輸出口，從而也能夠測(cè)試?yán)走_(dá)抗干擾特性，例如測(cè)試?yán)走_(dá)與 LTE（Long Term EvoluTIon）或其它無(wú)線業(yè)務(wù)共存［2］。

 

圖 6 顯示同一雷達(dá)目標(biāo)，不同處在于發(fā)射了第二個(gè)頻率調(diào)制連續(xù)波干擾信號(hào)，本底噪聲大幅增加。目視仍可觀察到雷達(dá)回波信號(hào)，但是對(duì)于自動(dòng)檢測(cè)恒虛警率門(mén)限值過(guò)高。

 

圖 6、軟件定義雷達(dá)測(cè)試結(jié)果

 

除了測(cè)試?yán)走_(dá)的功能性能，商用化測(cè)試設(shè)備組成的目標(biāo)生成器也可以幫助評(píng)估雷達(dá)中的現(xiàn)代電子防護(hù)措施。這可能是必須的，例如，2014 年年中，在歐洲，當(dāng)幾架飛機(jī)突然從空中交通管制雷達(dá)屏幕上消失時(shí)［7］。這或許是檢測(cè)到存在被用作電子對(duì)抗的射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備的一個(gè)例子。

 

在下面的情況，相位調(diào)制雷達(dá)波，如巴克碼，可用于測(cè)試?yán)走_(dá)信號(hào)處理的性能。在雷達(dá)目標(biāo)模擬器中，發(fā)射并延遲巴克碼。此雷達(dá)波有非常特殊的基帶波形，雷達(dá)接收機(jī)能夠使用相關(guān)濾波器檢測(cè)回波信號(hào)的保真度，識(shí)別返回的回波是虛擬的還是真實(shí)的。產(chǎn)生不相關(guān)信號(hào)的原因可能有：存在以不同速率重復(fù)采樣的電子對(duì)抗（ECM）系統(tǒng)，從模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換中有效位過(guò)少，相位噪聲或目標(biāo)模擬器的放大器失真。生成的回波信號(hào)保真度很可能不同于來(lái)自真實(shí)目標(biāo)的回波信號(hào)保真度，取決于射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備。專(zhuān)注于電子防護(hù)的雷達(dá)處理可檢測(cè)出不同保真度的回波差異。這種測(cè)量也可以用上述雷達(dá)目標(biāo)生成器進(jìn)行評(píng)估。

 

圖 7 顯示處于測(cè)量開(kāi)始階段的巴克碼雷達(dá)信號(hào)和幅度衰減大約 50 dB 的相應(yīng)雷達(dá)回波信號(hào)，以及相關(guān)的幅值捕獲。時(shí)間旁瓣測(cè)量顯示預(yù)期的相干回波返回延遲了 40 μs。圖 8 顯示使用不同采樣率（例如，使用射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備）的回波信號(hào)返回和相關(guān)的幅度捕獲，這又代表不同的信號(hào)保真度。回波信號(hào)的相關(guān)性有極大改變。

 

圖 7、巴克碼（初始）、相關(guān)幅度和相應(yīng)的回波信號(hào)（40 μs 后）。

 

圖 8、有不同信號(hào)保真度的相同回波信號(hào)的“射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備特征”。

 

總結(jié)

 

雷達(dá)系統(tǒng)的期望可靠性要求極高，這就說(shuō)明了為什么這些測(cè)試和測(cè)量非常重要。有幾種使用雷達(dá)目標(biāo)生成器測(cè)試整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的方法，從天線、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，一直到信號(hào)處理。本文介紹了這些方法并解釋了它們的關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性能指標(biāo)。

 

目標(biāo)生成器的射頻性能必須優(yōu)于被測(cè)雷達(dá)，它應(yīng)能提供各種測(cè)試場(chǎng)景配置。完美的性能平衡將許多外場(chǎng)測(cè)試帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，降低了軟件和硬件測(cè)試成本。光纖延遲線今天仍然在雷達(dá)測(cè)試中使用，但是在測(cè)試和測(cè)量中靈活性顯得不夠，例如在生成距離 - 多普勒相關(guān)目標(biāo)時(shí)。射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備能克服這個(gè)缺點(diǎn)并提供額外的解決方案，尤其是當(dāng)涉及生成雷達(dá)回波信號(hào)時(shí)。然而，射頻數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備是非常專(zhuān)業(yè)的解決方案，可能非常昂貴，并且不一定被設(shè)計(jì)成用于測(cè)試的有靈活接口的設(shè)備。相比較而言，商用化測(cè)試和測(cè)量設(shè)備提供各種各樣的測(cè)試解決方案，從信號(hào)和部件測(cè)試或分析，到雷達(dá)目標(biāo)生成。測(cè)量設(shè)備的多用途優(yōu)點(diǎn)和靈活、模塊化方法（也可以用作雷達(dá)目標(biāo)生成器）增加了這類(lèi)在測(cè)試實(shí)驗(yàn)室使用的設(shè)備的靈活性和有效性。

 

不同的雷達(dá)目標(biāo)生成器方法都有它們各自的優(yōu)勢(shì)，但是它們都將部分外場(chǎng)測(cè)試帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室從而降低了測(cè)試復(fù)雜性，通過(guò)提供高重復(fù)性減少了成本，并且改善了自動(dòng)測(cè)試能力。

 

參考文獻(xiàn)