基于虚拟仪器的雷达信号模拟系统

2012-02-22 09:26:17来源: 微计算机信息

  1 引言

  传统的雷达发射机,采用专用的信号发生模块,无法任意的设置波形形式、参数,信号中心频率,信号功率等。在一定程度上限制了应用范围。尤其在雷达的预研和新技术的探索阶段,要对各种雷达信号进行实验或评估,如果为每种雷达信号设计专用的信号发生模块,将极大的耗费成本。如果使用虚拟仪器技术,集成高性能的商用测试仪器[1],通过编程设计系统的功能,可以有效模拟多种雷达信号,并以较大的灵活性对雷达信号的参数进行设置,克服通用性差的问题,满足多种多样的应用要求。

  2 雷达信号发生系统

  雷达信号产生原理方框图如图1所示,基带信号发生模块利用D/A变换,将数字存储波形转换为I/Q两路基带模拟信号输出。I/Q调制模块对I/Q两路信号进行正交载波的调制,将信号中心频率搬移到射频或微波频段,系统最后的输出就是所需的雷达信号。

雷达信号产生原理图
图1. 雷达信号产生原理图

  3 基于虚拟仪器的雷达信号模拟系统

  在雷达新体制的预研论证阶段,利用基于虚拟仪器的雷达信号发生系统,可以满足应用需求。利用任意波形发生器、矢量信号源以及脉冲信号源作为硬件平台,在Agilent VEE下开发虚拟仪器软件进行控制,实现了通用雷达信号发生系统的模拟。

  3.1 系统的硬件结构设计

  系统的结构图如图2 所示,下面介绍各模块的功能。

仪器的硬件连接
图2. 仪器的硬件连接

  3.1.1 任意波形发生器

  任意波形发生器通过数字存储,数模转换的功能完成基带或中频模拟IQ信号的输出。通过软件控制,任意波形发生器模拟基带模拟信号发生模块,实现如下功能:

  1. 对脉冲波形的输出进行回放控制,实现单脉冲波形或脉冲波形序列的输出。

  2. 并可以设置脉冲时间的宽度,脉冲内的波形参数(如频率或带宽等)。

  3. 脉冲时间宽度,重采样速率可以通过软件进行设置。

  3.1.2 矢量信号源

  矢量信号源输入I/Q信号完成正交调制,上变频的功能。通过远程控制实现如下功能:

  1. 可以调节输出雷达信号中心频率以及输出功率的大小。

  2. 可以调节I/Q两支路的幅度和相位平衡。

  3.1.3 脉冲发生器

  脉冲发生器可以为雷达脉冲调制提供所需的触发脉冲,并进行脉冲重复频率PRF 的设置。实现各个模块之间的相参和同步。

  上述系统中的关键模块是任意波形发生器和矢量信号源。各大仪器产商都有相应的产品。为了验证实现该系统,我们选用了安捷伦公司的任意波形发生器 N6030A[2]和矢量信号源E8267D[3],并选用该公司的81110A脉冲发生器[4]作为脉冲源。其中81110A和E8267D通过 GPIB总线与工控机连接,N6030A则通过PXI总线与工控机相连。工控机运行虚拟仪器软件,通过PXI总线与GPIB总线分别与各个仪器通信,实现对仪器的远程控制。

  3.2 虚拟仪器软件设计

  系统软件组成如图3所示,采用模块化的程序结构,方便系统的升级和扩充。仪器驱动程序是仪器功能控制函数以及仪器参数变量的集合。仪器控制模块是由程序定义的仪器驱动程序的子集,它将构建系统需要的仪器功能函数和参数从驱动程序中提炼出来,以适合用户的需求。

系统软件组成框图
图3. 系统软件组成框图

  3.2.1 VEE图形化开发环境

  虚拟仪器开发环境包括常见的应用程序开发环境如:VC++,VB,MATLAB,以及专门针对测试测量应用的图形化开发环境:NI LabVIEW, Agilent VEE等。

  在开发过程中,选用Agilent VEE (Virtual Engineering Environment)开发环境[5]。VEE采用面向对象的程序设计技术,适合于测试和测量领域的系统仿真与仪表备优化控制等应用。它的主要特点有:对编程语言进行了的图形化处理,采用数据流程图方式编写代码,编程效率高。提供了丰富的仪器I/O驱动实现对VXI、GPIB、PXI、串口等总线接口的控制。提供了大量的函数库,并可以与C /C++,MATLAB等进行混合编程。

[1] [2]

关键字:虚拟仪器  雷达信号  模拟系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0222/article_4686.html
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