通用仪器雷达回波起伏特性的模拟研究

　　近年来随着电子技术和计算机数字模拟技术的飞速发展, 雷达模拟方式以其经济、灵活和逼真等特点逐渐成为雷达系统设计、分析和性能测试过程中不可或缺的手段, 广泛用于对雷达分系统的调试, 性能评价, 雷达前端不具备的条件下对系统后级进行分析调试以及对雷达整机性能和指标的检验等方面。

　　雷达信号模拟通常可通过软件、硬件或软硬件混合手段实现。软硬件混合实现是主要手段, 它既有软件实现的灵活和方便, 又能保证实时性, 可以直接用于雷达的调试、测试或雷达电子战仿真试验, 从而全面准确地检验被测系统。

　　在对回波信号起伏特性研究中, 广泛应用了Swerling I、II模型, 而对中等起伏类型的研究不多,它们之间的差别仅是幅度起伏速度的不同。目前大多是设计专用的回波模拟器来模拟雷达回波起伏特性, 利用通用仪器模拟起伏特性的研究却不多见。

　　Agilent E8267D、E4438C、E443XB等系列矢量信号发生器允许用户利用MATLAB软件编写波形文件, 然后通过Agilent Download Assistant程序将该波形文件下载到信号发生器中, 并调制载波, 在触发信号的控制下传输调制信号。因此, 可以利用上述通用仪器的特性来模拟起伏信号。

　　1 起伏模型

　　图1为方案的整体思路, 首先利用MATLAB软件建立雷达回波起伏模型, 然后通过Agilent DownloadAssistant程序将MATLAB产生的I/Q数字波形经GPIB总线送入到通用仪器的任意波形发生器存储器中,选择适当的触发类 型、触发源来触发波形文件, 从而可以得到RF输出。

　　1.1 Monte Carlo法

　　Monte Carlo法(蒙特卡罗法)又名随机模拟法或统计试验法。它利用随机数进行统计试验, 以求得的统计特征值( 如均值、概率等) 作为待解问题的数值解, 所做的统计试验称为蒙特卡罗模拟[1]。它的主要思想是在计算机上模拟实际概率过程, 然后加以统计处理。这种方法和传统的数学方法相比, 具有思想新颖、直观性强、简便易行的优点, 它能处理一些其他方法所不能处理的复杂问题, 并且容易在计算机上实现。几乎所有其他分布的随机变量都可以由一个或多个均匀分布的随机变量变换得到[2]。因此, 如何产生均匀分布的随机变量的抽样值, 是在计算机上实现Monte Carlo法的基础。

　　1.2 起伏信号序列

　　1.2.1 Swerling I、II型起伏信号Swerling I型与Swerling II型雷达截面积的概率密度分布与幅度分布相同。Swerling I型是目标慢起伏, 指目标被照射时, 其雷达截面积在一次扫描的所有脉冲之间完全相关, 保持不变, 并在两次扫描之间彼此不相关, 完全独立。Swerling II型是目标快起伏, 目标回波在同一次扫描的脉冲与脉冲之间都是不相关的。