11 雷达系统仿真方法

11、雷达系统仿真方法 雷达系统组成及功能1、雷达系统组成框图 2、雷达各分系统功能

功能仿真——实信号1、基本雷达方程——威力范围估算 2、雷达门限检测——包络检测性能仿真

相参视频信号仿真——复信号+杂波1、相参雷达正交双通道处理框图 2、基带目标回波信号仿真 3、基带杂波仿真

雷达目标散射模型1、点目标模型 2、延伸目标散射模型

雷达系统组成及功能 现代雷达系统框图

T/R伺服控制

发射信号

发射机

激励信号

激励器终 端 显 示 系 统

系统控制中心回波 信号

定时器

解调参考信号

上级作战 指挥系统

接收机

信号处理机

数据处理机

通信接口

单基地机械扫描相参雷达系统组成框图2013-9-13 哈尔滨工业大学电子工程系 2

雷达系统组成及功能 雷达各分系统功能激励器：产生满足探测要求的雷达信号 定时器：为测量提供时间同步和参考标准 发射机：功率放大，满足探测目标的能量需求

发射天线：向空间定向辐射，系统功率转换成空间电磁能量接收天线：接收目标回波，空间电磁能量转换成电信号 接收机：完成对回波信号的模拟处理(变频/中频放大滤波);

信号处理机：完成回波信号的分辨与处理(距离/速度/方位，检测估值)数据处理机：完成目标的数据与情报处理(点迹、航迹等) 终端显示系统：人机交互界面处理结果在终端显示器上显示 系统控制中心：所有工作在系统控制中心控制下完成 通信接口单元：完成与外部系统的数据通信2013-9-13 哈尔滨工业大学电子工程系 3

雷达系统仿真 类比模拟——物理仿真

[美]R.L.米切尔著，陈训达译，雷达系统模拟，科学出版社，1982.7 TN955 M68 (Richard L. Mitchell, Radar Signal Simulation, Artech House, Inc. 1976)2013-9-13 哈尔滨工业大学电子工程系 4

雷达系统仿真 类比模拟——物理仿真

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雷达系统仿真 数字计算机模拟——数字仿真(数学仿真的一种)

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雷达系统仿真 数字计算机模拟——数字仿真(数学仿真的一种)

两种基本的雷达系统数字仿真方法：

功能仿真、相参视频信号仿真2013-9-13 哈尔滨工业大学电子工程系 7

功能仿真

功能仿真 雷达方程基本形式

丁鹭飞等，雷达原理(3rd),西安电子科技大学出版社，2002,P128

功能仿真 雷达方程基本形式

PtGt Ar R [ ] 2 (4 ) Pr2 0 21 4

1 4

G

4 Ar

2

PtG R [ ] 3 (4 ) Pr将P r

2 Pt A0 R [ ] 2 (4 ) Pr

1 4

Smin KT0 Bn Fn (S0 N0 )min

代入基本形式的雷达方程中，有：

Rmax

2 1 P G0 2 t [

]4 (4 )3 KT0 Bn Fn ( S0 N 0 ) min

Rmax2013-9-13

2 1 P A0 t [ ]4 (4 ) 2 KT0 Bn Fn ( S0 N 0 ) min

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功能仿真 雷达门限检测1)门限检测雷达接收机组成P (v)

P(r )包络 检波器 门限

匹配接收机kT0

(Ga, Bn, Fn)

检测器

数据处理 及显示单元

门限电压 vT

门限检测雷达接收机功能性原理框图 2)接收机噪声

◆噪声来源 外部噪声：大气噪声、工业噪声、银河噪声、天线噪声； 内部噪声：电路元、器、部件产生的噪声(振幅和相位随机起伏);

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功能仿真 雷达门限检测

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雷达门限检测右图2.1为模拟检测过程的 一般步骤组成的流程图。采用 功能仿真方法时，大量的精力 都花在根据目标与雷达的交会 几何关系来计算信号及干扰的 功率上。

功能仿真 雷达门限检测

功能仿真 雷达门限检测

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相参视频信号仿真 相参雷达正交双通道处理框图相位检波器 低通滤波 A/D

I

cos 0t中频回波信号相干振荡器

r (t ) a(t ) cos 0t (t )

900移相器

sin 0t相位检波器 低通滤波A/D

Q

通过正交双通道处理获得基带信号(零中频信号、视频信号):I(t) + jQ(t) = a(t)exp[jφ(t)]2013-9-13 哈尔滨工业大学电子工程系 16