[发明专利]超高速目标雷达回波的模拟方法及模拟器

说明书

本发明涉及一种超高速目标雷达回波模拟方法及模拟器，属于雷达技术领域。采用了该发明的超高速目标雷达回波模拟方法及模拟器，其下变频模块利用正交解调技术将中频信号解调至零中频；再由时延与尺度变换模块添加距离信息及超高速回波特性；由多普勒模块添加速度信息；而后由上变频模块将零中频信号调制至中频产生回波模拟信号。从而能够反应超高速目标回波的尺度变换现象和多普勒色散现象，大幅提高了雷达回波信号的模拟精度，特别适用于超高速目标雷达回波信号模拟，且本发明的超高速目标雷达回波模拟方法的实现方式简单，实现成本低廉，本发明的超高速目标雷达回波模拟器的结构简单，应用范围也相当广泛。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及雷达模拟器技术领域，具体是指一种超高速目标雷达回波的模拟方法及模拟器。

背景技术

随着军事技术的发展，飞行器的运动速度不断提高，研制针对超高声速目标的雷达迫在眉睫。而验证一款雷达的性能是否能够满足要求，需要实际测试。传统的方法是使用飞行器来进行外场实验，灵活性差，研发周期长，不利于现代雷达的快速研制。雷达模拟器是雷达技术与模拟仿真技术相结合的产物，通过软硬件结合的方式产生目标回波信号，复现雷达回波信号的产生、传递等过程，用以模拟真实目标。

雷达发射的电磁波经目标反射后，波形会因目标的运动速度而发生变化，因此雷达回波包含了目标的速度信息，而目标相对于发射波的时间延迟则反映了目标和雷达之间的距离信息，雷达正是根据这两个特征来探测目标。

对于运动目标，回波相对于发射信号在时域上存在压缩或展宽效应，当目标靠近雷达运动时，呈现压缩效应；当目标远离雷达运动时呈现展宽效应。这种时域上的变化必然会引起信号频谱的变化，即为多普勒色散现象。当目标速度较低且雷达信号积累时间较短时，回波的尺度变换现象对雷达系统检测性能的影响很小，可以忽略；当目标速度较低且雷达信号带宽较窄时，多普勒色散现象对雷达系统性能的影响很小，也可以忽略；但当目标做超高声速运动时，回波的尺度变换现象和多普勒色散现象就不能忽略了。

设目标相对于雷达的径向速度随时间的变化关系为v(t)，0时刻目标与雷达之间的距离为R，电磁波的发射时刻为t_s，接收时刻为t_r，电磁波与目标相遇时刻为t，光速为c，根据雷达与目标之间距离的变化与电磁波传播规律，可以得到

上式描述了t时刻打在目标上的电磁波分别是在什么时刻发射和接收的，发射时刻t_s和接收时刻为t_r都是时刻t的函数，令t_s和t_r对t求导并相除得到

上式即为回波相对于发射信号的瞬时尺度变换因子，它由电磁波打到目标上时目标的径向速度决定。

令则有

dt_s＝α(t_r)dt_r

其中，α(t_r)的物理意义是t_r时刻接收到的回波相对于发射波时间t_s的尺度变换因子。对上式两边求积分可得：

式中，Δt₀时一个常数，其值可令t_r＝0求解。因此t_r时刻接收到的电磁波时在时刻发射的，设发射波形为S_s(t)，回波信号表达式为S_r(t)，则有

若已知发射信号S_s(t)，雷达回波信号由目标速度v(t)和0时刻目标与雷达间距离R唯一确定。