低空目标探测相控阵雷达回波模拟方法的研究与实现

摘要

在雷达系统的研制过程中，需要对雷达的性能指标进行大量测试，以便发现雷达系统中存在的问题和不足，及时进行改进和完善。外场测试需耗费大量的人力和物力，且测试进程慢，测试结果受环境因素影响大，不适宜针对性地对某项雷达指标进行测试。相比而言，雷达回波模拟器能够实时模拟雷达回波信号，为雷达系统的测试提供一个接近真实情况的输入信号，给雷达系统的研发和测试提供了极大的便利。本文以低空目标探测相控阵雷达回波模拟器为研究课题，对低空目标回波信号的模拟方法与硬件实现展开了研究与分析：
　　首先，本文分析了低空目标探测雷达回波信号的组成并对雷达回波模拟的基本原理和基本方法做了简要介绍。随后，介绍了两种常用的雷达发射波形，并以对运动点目标相干视频信号、镜像目标回波、杂波和雷达接收机噪声进行了数学建模并做了相应的Matlab仿真。
　　然后本文详细研究了点目标视频回波信号的模拟方法，对目标起伏模型，多普勒模拟方法，相控阵天线方向图，和差波束形成做出了详细的介绍。随后讨论了相干杂波的模拟方法，并应用零记忆非线性变换法（ZMNL)仿真了瑞利分布、对数正态分布、韦伯尔分布杂波，运用球不变随机过程法（SIRP)仿真了复合K分布杂波。
　　最后，结合 FPGA硬件平台，实现了低空目标探测相控阵雷达回波信号的模拟。首先详细介绍了回波模拟系统中各个功能模块的实现方案和过程流图，重点讨论了相控阵和差波束形成和四种相干杂波序列的实时计算产生。随后，通过功能仿真，硬件实测数据分析并验证了回波模拟系统中各个功能模块的实现结果。最后，将混合回波整体输出至信号处理系统，处理的结果验证了回波模拟的正确性。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3 本文工作及内容安排

第二章 雷达回波模拟基本理论

2.1 雷达回波模拟基本原理

2.2 雷达发射波形

2.3 点目标回波模型

2.4 雷达杂波模型

2.5 多径回波模型

2.6 雷达噪声模型

2.7 本章小结

第三章 低空目标探测相控阵雷达回波模拟方法

3.1 点目标回波信号模拟

3.2 相干杂波的模拟

3.3 本章小结

第四章 低空目标探测相控阵雷达回波模拟的硬件实现

4.1 硬件实现总体方案

4.2 点目标视频回波模拟模块

4.3 镜像目标回波模拟模块

4.4 噪声模块

4.5 杂波模拟模块

4.6 本章小结

第五章 硬件实现结果分析与验证

5.1 目标回波与镜像目标回波模拟实现结果

5.2 杂波序列实现结果分析与验证

5.3 噪声实现结果

5.4 混合回波整体输出

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献