雷达模拟器与雷达的接口电路设计

雷达在实际工作过程中，可能在任意时刻接收到目标回波。因此，若要模拟雷达复合差信号△，必须要确定每一个回波相对于锥扫基准信号的相位。通过设计锥扫基准信号采集电路取出耦合环的相位零时刻，依此来确定每一个回波相对于锥扫基准信号的相位。锥扫基准信号采集电路原理图如图4所示。电路选用电压比较器芯片LM239D，3．3 V电源供电，采用二极管对输入锥扫基准信号限幅整形。电路的输出为3．3 V方波信号，周期与输入信号相同，认为方波上升沿为锥扫基准信号的相位零点。锥扫基准信号采集电路输出的方波信号接入到控制主板定时器0，将其设置为输入管脚，使用其脉宽计数及捕获模式对方波信号进行计数。
1．4 雷达发射机工作频率的采集电路
雷达模拟器控制主板根据上位机设定的目标模型、运动规律和雷达所处复杂电磁环境进行建模，实时计算出视频段回波信号，该回波信号经数字上变频处理得到两路中频段的雷达回波信号，再经射频组件调制到射频频段，经过天线辐射出去。因为雷达模拟器最终生成的模拟回波信号在射频频段，所以射频组件在设计时就需要考虑雷达实际发射和接收的一系列过程，确保生成的模拟回波信号在雷达的接收机带宽内，并且能够随着雷达跳频组合频率的改变而改变，还要使雷达在每一时刻的工作频率能在上位机显示系统显示。
雷达为实现抗干扰通常有多个工作频率点，对雷达的工作频率和变化方式的控制是由跳频控制系统来实现的。跳频控制系统在跳频控制脉冲和系统面板操控按钮的综合控制下进行工作，输出当前指定频率的代码到接收机，相应调整压控振荡器(VCO)组件的工作电压，以此来改变VCO的输出频率，这样也就改变了雷达的工作频率。
雷达的工作频率点对应的频率值是固定的，只要能知道当前跳频控制系统输出的频率代码就能知道雷达的当前工作频率。可以设计电路通过直接采集频率点的代码来确定雷达当前的工作频率。采集电路共用天线方位角信号转换电路中使用的单片机来进行控制，因为频率点特征码是数字信号，所以可以直接与单片机的数字I／O引脚相连。频率点特征码经单片机传递输出到模拟器的射频组件用来控制其振荡器输出频率的大小。电路框图如图5所示。

1．5 接口串行通信电路
接口电路采集到的天线数据信息和载波频率等信息是通过串行通信电路传送到模拟器控制主板的。考虑雷达模拟器实际工作时的情况可能距离雷达较远，本电路选用了RS 485接口总线。该总线采用了差分信号传输，能有效地抑制远距离传输中的噪声干扰，传输距离最远可达1．2 km，传输速度也较快，可高达10 Mb／s。

2 接口电路性能分析
将以上4种信号的采集电路整合在同一块接口电路板上。对某型火控雷达进行实验测试，经过分析采集到的雷达信号，可以得出数字转换器能完成天线角度信息的数字化，对误差作统计可以得出角度转换误差不大于1 mil。雷达主脉冲信号经过采集调理很好地实现了限幅降压，为模拟器回波信号的计算和发送提供了触发脉冲，也为回波延时时间控制和目标信号模拟提供了时间基准。由于主脉信号幅度较大，会对整个接口电路带进一些干扰。雷达锥扫基准信号经过示波器检测可知为正弦波，经过零比较电路转变为频率相同的方波信号，用方波信号的上升沿作为锥扫基准信号的相位零时刻，可准确求出回波信号相对于锥扫基准信号的相位差。对于雷达载波频率，因为雷达的工作频点数目和频率值是固定的，所以只要采到频率代码就能准确定位到工作频率，又因为对不同雷达而言，相同的频率点代码对应的实际频率值可能不相同，所以在模拟器使用前需要对雷达的各频率点的代码对应的具体频率值进行测试并输入到主控板中。

3 结语
在对以上雷达信号性能分析的基础上，设计了模拟器与雷达的接口电路。该接口电路结构简单，操作方便，经过实验测得接口电路信号转换正确，隔离效果良好，既实现了雷达状态信息的准确、实时采集，又不影响雷达的正常工作。通过对不同雷达工作系统特性和信号特性的比较研究，可以在该接口电路设计基础上实现统一的通用雷达接口电路设计。