是德科技使用 Keysight SystemVue进行雷达系统设计和干扰分析应用指南序言本应用指南列出了 Keysight SystemVue 软件在进行雷达系统设计和杂波/干扰分析方面的主要特性。

将要讨论的部分关键领域包括: 如何实现雷达线性调频 (Chirp) 波形; 为发射机和接收机设计射频链路; 使用快速傅立叶变换 (FFT) 卷积进行脉冲压缩分析。

最后，我们在有干扰和杂波信号的环境中对雷达系统进行了测试，旨在研究此类损伤对雷达性能的影响。

1.0 定制信号生成1.1 用于雷达系统设计的 LFM 线性调频信号SystemVue 为生成定制信号提供了一个灵活的平台。

在图 1-1 的实例中，工程师使用 SystemVue 浮点元件对 LFM线性调频信号源进行建模。

左侧的积分器对时间进行累加，直到达到脉冲周期值，然后复位并再次开始累加。

图 1-1 中显示了 u (μ) 和 wc (ωc) 值的计算过程。

(1-1a)(1-1b)图 1-1. 使用 SystemVue DSP 库模块生成定制信号1.2 使用 MathLang 生成定制信号SystemVue 内置可兼容 m 代码的语法，该语法可在整个程序中使用。

在图 1-2 中，LFM 线性调频信号源在 Math-Lang 组件中定义。

1.3 使用三重播放工具生成定制信号SystemVue 提供到 C++、HDL 和 MATLAB ® 的直接链接。

如图 1-3 和 1-4 所示，SystemVue 可以导入使用这些语言编写的任何定制信号。

MATLAB 中的协同仿真功能允许用户使用原有的 m 代码文件。

1.0 定制信号生成 (续)图 1-2. 使用 SystemVue 中的 MATH 语言生成定制信号(1-3a. MATLAB 协同仿真链接)图 1-3. 将 MATLAB 脚本链接到 SystemVue(1-3b)图 1-4. C++ 形式的定制波形代码2.0 LFM 线性调频 IF 信号生成图 2-1. LFM 线性调频信号生成与 IF 频谱。

请注意, Sample_Rate 元件确定了 MathLang 信号源生成的复数数据的时间步进。

图 3-1. 发射机 RF 频谱(2-1a)(2-1b)使用 SystemVue 中的数据流射频 (Data Flow RF) 模块库，可以设计雷达发射机的射频链路。

该模块库为用户提供了多种射频模型，用于实现系统的射频部分设计 (图 3-1 和 3-2)。

SystemVue 还可对真实损伤(例如非线性特性、LO 相位噪声和混频器泄漏产物)进行仿真。

图 3-2. 使用 SystemVue 中的射频模块库设计雷达发射机的射频部分本应用指南介绍了使用 Math 语言生成雷达系统设计所需的 LFM 波形的方法 (图 2-1)。

注意，MathLang 元件没有为 SystemVue 提供其内置模型所用采样率的信息。

因此建议在 MathLang 组件之后加入一个采样率元件。

MathLang 元件作为信号源来隐性定义采样率 (图 2-1)。

CxToEnvelope 元件将复数波形转换到射频包络波形。

射频包络波形中定义了 I 、Q 时间波形以及载波频率。

图 2-1 显示了频谱测量结果，中心是 500 MHz 。

3.0 发射机 RF 设计使用 SystemVue 模型库中的模块对雷达传播路径进行建模，采用标准的 Math 方程来计算传播时延和自由空间的传播损耗 (图 4-1 和 4-2)。

4.0 雷达传播损耗建模图 4-2. 雷达传播损耗和传播时延建模图 4-1. 在接收机输入端看到的雷达信号在设计雷达前端 (FE) 接收机时使用了射频模块。

如图 5-1 至图 5-5 所示，在设计过程中进行了多项预算分析，以便优化性能。

5.0 雷达接收机设计图 5-1. 使用 SystemVue 中的射频模块库进行雷达前端接收机设计图 5-2. 接收机前端的噪声系数预算分析图 5-3. 接收机前端的信道功率预算图 5-4. 接收机前端的级联增益预算图 5-5. 接收机输出中频 (IF) 频谱接收机 IF 信号经过滤波、下变频和下采样后，用于模拟/数字转换。

后处理算法是使用 SystemVue DSP 库中的模块设计的，如图 6-1 至图 6-5 所示。

6.0 接收机信号处理图 6-1. 接收机 IF 后处理顶层视图接收机 IFCIC Filter 滤波器0 =不激活(短路)1 =激活来自线性调频信号源基于 FFT 的卷积器6.0 接收机信号处理 (续)图 6-2. 使用 SystemVue DSP 库模块实现 FFT 卷积算法 (脉冲压缩)图 6-3. ADC 输入处的时域波形图 6-4. ADC 输出处的时域重建数据图 6-5. 后处理之后的压缩脉冲FFT 卷积参考输入求参考信号共轭值除法器参考/测试FFT 幅度积分值注: 两个输入端口的位置与符号是颠倒的接收到的信号1/测试值(Test), 随着测试值的增加, VGA 增益降低输出信号=共轭(参考信号)*接收信号反向 FFT 变换信号电平在此点进行归一化如图 7-1 至图 7-4 所示，针对雷达系统设计可以进行干扰分析。

请注意，干扰源的幅度和频率可以调整，以便工程师执行雷达接收机保真度分析和假设分析。

图 7-4. 通过扫描干扰信号功率, 查看其对已压缩脉冲峰值检波的影响图 7-1. 创建和组合干扰源与雷达波形图 7-2. 雷达接收机输入端口处的合成频谱图 7-3. 在有干扰源情况下的各种波形7.0 干扰分析虽然复杂雷达系统的设计与测试一般是分开进行的，但是工程师希望这两项工作最好能够联系起来，形成一套完整的系统开发与测试方法。

使用 SystemVue 中的仪器链接选项，可以实现上述愿望。

该项功能使设计师和测试工程师可以将各种测试测量设备与 SystemVue 连接起来，以便实现以下目标:—生成任意信号并将其下载到仪器上—创建逼真的信号，用于在实验室环境中进行真实的系统集成测试—借助仪表捕捉真实的信号，并使用这些包含失真的真实信号设计帮助设计其它模块8.0 集成软件和仪器, 实现先进系统级设计8.1 集成的测试系统完全集成的系统开发与测试方法可以解决本应用指南中介绍的案例的问题。

图 8-1 显示的测试系统包含: —安装在 PC 上的 SystemVue 软件—是德科技矢量信号发生器 (VSG)，在本例中为 N5182A MXG—Keysight PXA 信号分析仪，在本例中为 N9030A PXA 本案例研究中使用了 LFM 线性调频雷达波形。

可以使用 SystemVue 软件讲不同标准的信号并下载到 VS 上 (图 8-2 和 8-3)。

SystemVue 可将设计中任意节点处的波形数据下载到仪器中。

在本案例中，选定的节点有雷达回波进入接收机的输入端处，并可添加干扰信号以进行接收机信号处理保真度测试 (图 8-4)。

图 8-1. 下载到 VSG 上的定制信号装有 SystemVue软件的笔记本电脑是德科技矢量信号发生器 (顶部) 和矢量信号分析仪 (底部),通过 LAN 连接到 PC 上的 SystemVue图 8-3. 使用频谱分析仪分析理想状态下的 LFM 线性调频信号波形; 使用在 N9030A PXA 上运行的 89600 VSA 软件进行矢量信号分析。

图 8-2. SystemVue 工作区, 包含信号下载器元件, 用于将定制波形下载到 VSG(8-3a)(8-3b)插入信号下载(Signal Downloader) 元件线性调频雷达波形发射机和射频路径干扰源多态化接收机模型 — 可以在数据流模型与射频模型之间的进行切换。

CIC 滤波器0 = 不激活(短路)1 = 激活来自线性调频信号源FFT 卷积器图 8-4. 合成 LFM 雷达与干扰源信号, 对干扰功率进行扫描, 用于了解接收机在不同条件下的特性。

(8-4a)(8-4c)(8-4e)(8-4b)(8-4d)(8-4f)Keysight SystemVue 为实施复杂的航空航天与国防系统 (例如雷达)，提供了一个非常灵活的平台。

例如，使用其独有的“包络”仿真技术，可以轻松处理系统设计的各方面问题，包括射频和数字子系统。

SystemVue 在设计和测试复杂的航空航天与国防系统方面的其他重要优势还包括:—射频架构设计功能有利于快速和准确地设计射频系统，同时其预算分析能力还可帮助工程师精细调试和优化射频系统性能。

—独特的实时调试与扫描功能使工程师能够改变任意参数，并快速分析任意参数对系统性能的影响。

—它支持完整的定点数字实现，从而使工程师能够设计实际的 DSP 系统; 另外它可以针对 FPGA 实自动生成位真和周期精确(Bit True, cycle accurate) 的定点 VHDL 或Verilog 代码。

—它可与 VSG、信号分析仪、示波器和逻辑分析仪等仪器完美集成，用于为复杂系统验证创建和下载标准的或定制的测试矢量。

它还可以捕获来自被测件的数据并导入软件中，用于系统信号处理单元的设计，或用于射频系统的设计与优化。

—它可与第三方的数字/DSP 工具(例如 ModelSim、MAT-LAB 和 C++) 直接集成。

将这些工具/第三方 IP 集成到一个平台上，可进行完整的系统设计与验证。

是德科技提供的其他雷达相关资料包括: —/fi nd/radar —SystemVue 主页:/fi nd/eesof-systemvue —SystemVue 视频: /fi nd/—eesof-systemvue-videos9.0 结论10.0 参考资料MATLAB 是 Math Works 公司在美国的注册商标。

/fi nd/probes 如欲获得是德科技的产品、应用和服务信息, 请与是德科技联系。

如欲获得完整的产品列表, 请访问:/find/contactus本文中的产品指标和说明可不经通知而更改©Keysight Technologies, 2014出版号: 5990-5393CHCN原出版日期: 2010 年 11 月新出版日期: 2014 年 8 月myKeysight/find/mykeysight个性化视图为您提供最适合自己的信息！3 年保修是德科技卓越的产品可靠性和广泛的 3 年保修服务完美结合，从另一途径帮助您实现业务目标:增强测量信心、降低拥有成本、增强操作方便性。

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