基于DSP、DDS和ARM的雷達(dá)中頻信號模擬器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

雷達(dá)信號模擬器是模擬技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它通過模擬的方法產(chǎn)生雷達(dá)回波信號，以便在實(shí)際雷達(dá)系統(tǒng)前端不具備的條件下對雷達(dá)系統(tǒng)后級進(jìn)行調(diào)試。隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，高速、超大規(guī)模集成電路的使用，雷達(dá)信號模擬系統(tǒng)正朝著靈活、通用的方向發(fā)展。筆者設(shè)計(jì)了一種基于PC+ARM+DSP+DDS體系結(jié)構(gòu)的能家長雷達(dá)中頻信號模擬器，介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并以模擬相參數(shù)脈沖雷達(dá)動(dòng)目標(biāo)信號為例，介紹了本系統(tǒng)的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代雷達(dá)信號模擬的設(shè)計(jì)偏重于運(yùn)用數(shù)字化方式實(shí)現(xiàn)，隨著實(shí)時(shí)數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，PC+DSP+D/A的體系結(jié)構(gòu)成了雷達(dá)模擬器實(shí)現(xiàn)的主要方式。直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）以其在頻率捷變速度、相位連續(xù)性、相對帶寬、高分辨率以及集成化等方面的優(yōu)異性能，成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者，同時(shí)也為雷達(dá)中頻信號模擬的實(shí)現(xiàn)方式提供了新的選擇。

本設(shè)計(jì)采用PC+ARM+DSP+DDS的體系結(jié)構(gòu)。PCM機(jī)對目標(biāo)及環(huán)境進(jìn)行建模、運(yùn)算，生成雷達(dá)中頻信號仿真數(shù)據(jù)庫，DSP根據(jù)模擬的雷達(dá)實(shí)時(shí)狀態(tài)及目標(biāo)、環(huán)境的實(shí)時(shí)特性，進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)度、運(yùn)算和處理，最后形成控制DDS所需的調(diào)幅、調(diào)相、調(diào)頻等控制字，通過DDS產(chǎn)生雷達(dá)中頻模擬信號。

由于對模擬器通用性的考慮，PC機(jī)與DSP間的通信，希望不僅能實(shí)時(shí)改變雷達(dá)模擬信號的參數(shù)，還可以適應(yīng)不同雷達(dá)體制和不同信號處理機(jī)的具體要求，方便加載新的程序。雖然通過PCI（或CPCI）能實(shí)現(xiàn)程序加載，并且傳輸速率快，但不能脫機(jī)工作，且插拔麻煩，不能用于筆記本調(diào)試。本設(shè)計(jì)采用ARM作為主控模塊，控制USB接口器件和DSP的主機(jī)口，完成程序的加載和參數(shù)的實(shí)時(shí)設(shè)置。

2 硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)主要包括以ARM為核心的主控模塊，以DSP為核心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊，以DDS為核心的信號生成模塊，以及包括USB、RS-232和鎖存器等的通信模塊和電源系統(tǒng)，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。