FPGA发射波形采样与调制的雷达回波信号模拟(3)
1.2 国内外研究概况
1.2.1 国外研究概况
1.2.2 国内研究概况
1.3 本文主要内容
本文所研制的雷达回波信号模拟器是针对任意发射波形的雷达系统设计的通用雷达模拟器，主要通过基于FPGA的高速模数和数模转换电路来实现，由上位机总控软件设置通过千兆网口发出的控制命令进行实时控制，产生给定距离、速度的点目标或者多散射点分布式目标的雷达回波信号。
本论文主要是由以下几个方面组成：
第一章：绪论，首先对雷达回波模拟器产生的背景和研究它的意义作了简单的介绍，然后介绍了国内外有关于雷达回波信号模拟器的相关研究情况和研究现状，也对本论文的组成结构作了简单的说明。
第二章：雷达回波信号模拟器研究的原理，首先简单介绍了雷达的基本工作过程，然后对雷达对距离的测量以及雷达对相对目标径向速度的测量的原理作了简单的概括。再者给出了点目标回波理论，最后根据系统的功能要求，给出数字正交上变频和数字正交下变频的实现方法，具体介绍了它们的原理。
第三章：雷达回波信号产生的硬件电路设计，首先给出了雷达回波信号模拟器的总体结构，然后具体介绍各个基本功能模块的实现：AD采样电路的设计、正交数字下变频中低通滤波器的实现、加多普勒频移的电路的设计、延迟模块的设计、DAC电路的设计以及千兆网口的设计等等。最后，介绍了雷达回波信号模拟器总控界面设计。
第四章：雷达回波信号模拟器的测试验证，先用示波器对延时进行验证，再用频谱仪对多普勒频移进行验证。
2 雷达回波信号模拟器研究的原理
2.1 点目标回波理论
雷达的工作过程：发射机产生电磁波，通过天线辐射到空中，当在空中遇到目标时，发射的信号一部分被目标拦截并且向许多方向再辐射，向后再辐射回到雷达的信号被天线采集，送到接收机。当接收机接收到目标反射回来的电磁波后，该信号被信号处理机处理以检测目标的存在并确定位置，最后，在雷达终端上显示处理结果。
雷达工作的时候，发射机通过天线向空间发射一串高频周期脉冲信号。当在电磁波传播的方向上有目标时，雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波在雷达和目标之间往返，它将比发射脉冲滞后一个时间 ，电磁波的能量是以光速传播的，设目标的距离为 ,那么传播的距离就等于时间间隔 乘以光速，即： ，上式中 是目标与雷达之间的单程距离，单位为m； 为电磁信号在目标和雷达之间往返的时间间隔，单位为s； 为光速， 。
当目标与雷达之间存在相对速度的时候，接收到的回波信号的载频相对于发射信号的载频就会产生一个频移，称之为多普勒频移，多普勒频移与目标径向运动速度之间的关系是： ，上式中 是多普勒频移，单位为Hz； 是雷达与目标之间的径向速度，单位为m/s； 是载波波长，单位为m。当目标向着雷达运动时， ，回波载频提高，多普勒频移大于零为正的；反之，回波载频下降，多普勒频移小于零为负的。
当雷达探测到目标之后，就要从目标回波中提取信息：当目标的尺寸小于雷达分辨单元的时候，则可以将此目标视作为“点”目标，这个时候就可以对目标的距离和空间角度进行定位，目标位置的变化率可以由其距离和角度随时间变化的规律中得到，从而对目标进行跟踪；当目标不是一个“点”目标时，可以将它视作由许多散射点组成的复杂目标，也可以得到目标的信息。