图1中信号(7)为多普勒调制信号,用于模拟速度。该信号为一模拟信号,输入到多普勒调制模块。多普勒调制模块包含一个电调移相器,将120 MHz连续波按输入信号控制移相后输出,输入信号从O V开始,0 V移O相位,输入12 V移2π相位,最终将多普勒频率调制到了120 MHz上。特定速度的递增电压值为
P=6△ψ/π (3)
其中△ψ为在相邻两个脉冲间隔内,即一个脉冲重复周期Tr内由于速度产生的相位变化,其大小为
根据式(7)计算出的信号(7),FPGA根据信号(7)进行数模转换,将数字转换为模拟信号。其波形及时序见图3,图中为了清晰起见,只描绘了短码情形。信号(8),信号(9)与信号(12)分别控制和差通道信号幅度与差路相位来实现角度模拟。雷达采用S曲线测角,正常工作时,这3个控制量固定。模拟目标工作方式下,输入到接收机的和差两路信号幅度相等。此时,控制差路信号增益,产生不同的和差通道幅度比,来模拟波束内的相对角度。控制差路相位,来模拟目标相对于波束中心的左右偏极性。对于频扫雷达而言每个频点都对应了一个中心角和一条s曲线,要模拟某个角度,首先找到覆盖该角度的频点,然后查S曲线,得出差和增益比为
其中θ为欲模拟角度,θc为查得频点的中心角,Sc为该频点的s曲线,对于负比值(左偏)的目标还要控制移相器进行180°的移相来实现。两路增益具体值的选择有两个原则:一是保证和差两路信号不饱和;二是和增益要固定。前者能保证进入信号处理机的信号不失真,后者保证进入信号处理机用于检测雷达截面积的信号幅度只受信号(11)控制,这样在需要模拟目标等效截面积时只需要控制信号(11)即可。
信号(11)为激励幅度控制,该信号用于模拟目标的雷达截面积。考虑施威林起伏,由文献知,4种起伏模型是由两种脉间相关性与两种概率密度函数两两组合而成,两种相关性即快变化与慢变化的模拟可以由激励衰减器控制字的快慢变化来实现,此处给出雷达截面积两种随机分布的实现。
I、Ⅱ类施威林模型的截面积服从参数为σ指数分布,σ是不起伏的雷达截面积,根据文献,可得其雷达截面积为
其中,F-1 1为指数分布的分布函数的反函数,u是0到1上的均匀分布随机变量,可以用混合同余法获得其随机序列。
Ⅲ、Ⅳ类施威林模型服从参数m=2,β=σ/2的爱尔朗分布,根据文献,可得其雷达截面积为
u1与u2分别服从0到1上的均匀分布,且相互独立。
根据文献,雷达回波信号幅度可写为
Ki为第i个频点照射时的雷达模拟常数,可以通过试验获得。具体方法为:在一定距离处模拟目标,设置激励衰减控制字产生可控的和通道幅度,从信号处理机获得雷达截面积,再反推出雷达模拟常数。有了雷达模拟常数,根据式(12)就可以计算出带有起伏的和路信号幅度。