基于虚拟仪器技术的雷达信号模拟器设计

图3 主程序结构图

图4 FPGA程序结构图

　　图4中的三个模块分别是三个定时循环，它们在执行时并无先后顺序，各自按预定的时序循环。

　　2．2．2 程序设计

　　（1）主程序设计

　　主程序的设计思路是：首先启动 PCl－5640R板卡，然后调用仿真数据进行转换，再将数据送入FPGA程序中处理，并不间断地从FPGA读取数据，以监控是否有溢出，最后判断是否有错误，若有则中断程序，如无则继续监控是否有溢出和有无错误，程序如图5所示。

　　图5（a）是将仿真数据通过路径控件读入到主程序中，再转换为16位数，然后通过Host to FPGA． Write控件将数据送入FPGA程序中。图5（b）是先通过一个逻辑控件开始一个FPGA程序中的Case结构，该结构是用于数据读取，然后通过一个for循环监视Memory是否溢出和数据是否送出到AO0口，并判断是否停止，最后结束数据读取并使FPGA停止工作。

　　（2）FPGA程序设计

　　FPGA程序分为两块，一是在FPGA上设置A／D和D／A转换功能；二是在FPGA上加存储器，将数据通过FIFO存入存储器Memory ，再通过FIFO将数据送入设置好的AO0口，进而将数据送出。FPGA程序设计如图6所示。

图5 主程序设计

图6 FPGA程序设计

　　图6（a）中的Nl5640R Config ADC和NI5640R Config DAC是用于在FPGA芯片上设置A／D和D／A转换功能的程序模块，这两个模块是PCl－5640R特有的，只需对其参数遴行配置即可。图6（b）中数据是通过FIFO送入Memory中，再通过计算Memory 的地址，寻址读取数据，再送到Transfe深圳电感厂家r Processing这个FIFO中。图6（c）是将数据从这个FIFO中读取，再转换成 14位数送入AO0口。

　　2.3实验结果

　　实验以生成较具代表性的单载频矩形脉冲信号、线性调频信号并添加杂波信号来检验模拟器的信号生成功能。

　　（1 ）单载频矩形脉冲信号

　　单载频矩形脉冲信号是一种载频为fo，脉冲宽度为TP的脉冲调制正弦信号，可表示为：

　　式中：Tr为脉扁平型电感冲重复周期；rect （ t／Tp，）为信号的归一化复包络。

　　（2）线性调频信号

　　线性调频信号可表示为：

　　式中：fo为中心频率；Tp，为脉冲宽度，Tr为脉冲重复周期；k＝S／Tp为调频斜率；B为线性调频信号的绕行电感带宽。

　　（3）杂波信号

　　这里模拟的是瑞利杂波，其幅度概率分布为瑞利分布，功率谱为高斯谱。

扁平型电感　　将以上数据叠加，得到混合波形数据。将混合波形数据通过 LabVIEW程序送到PCl－5610R中频卡。输出的波形如图7所示。

图7 混合波形图

　　混合波周期为500 uS，载波频率为65MHz，依次由脉宽为0．3 us的单载频脉冲，脉宽为6 uS的线性调频信号和所占时宽300 us的瑞利杂波组戚。

　　3结语

　　实验结果表明，用计算机结合NI 公司的PCI－5 640 R中频卡，配合Matlab仿真软件，能够根据需要产生较逼真的雷达模拟回波。该贴片电感模拟器具有灵活性和稳定性的特点，可以根据需要产生信号、嗓声、杂波和干扰等；同时，由于板卡能够通过LabVIEW语言对卡内的FPGA编程来实现其功能，在修改参数重新对FPGA进行配置时，只需完成对应的软件编译，节省了芯片再配置的时间，而且LabVIEW丰富的图形控件为人机交互界面的设计与扩展节省了时间。本文旨在探萦模拟雷达回波信号的新途径，在信号的实时性方面尚未实现，由于FPGA可以以完全并行的方式进行运算，能够在一个时钟周期内完成大量计算；可以满足多目标模拟对高速运算的要求，所以在实现实时性上并不困难。

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