前言

很多领域包含商业服务、工业生产和国防安全行业均有很多雷达探测系统软件在运用。雷达探测技术性的运用包含车辆防滑雷达探测、气象雷达、上空交通管制通告（ATC） 雷达探测，及其国防安全运用中的初期预警雷达和巡航导弹追踪雷达探测。雷达探测的最后主要用途决策它的物理学规格、输出功率、波型、信号强度、无线天线直径和很多别的特有的主要参数。每一项系统软件技术参数和每一个组件都将被检测以保证 雷达探测特性。

雷达探测系统软件使用人更关心系统测试，即总体目标检测和追踪。开展系统测试时，务必造成能够遮盖所有无模糊不清间距、所有无模糊不清径向速度、所有方向角和俯仰角的具备不一样雷达探测散射截面（RCS） 的雷达探测总体目标，以保证 雷达探测系统软件的精密度、屏幕分辨率、取得成功检验率和虚警率达到系统要求。场外检测很有可能十分费时间、繁杂和花费昂贵，并会涉及到难以达到的可反复标准。比如，为了更好地检测战机机载雷达在特殊条件和间距的特性，必须布署一些人力总体目标用以被战机雷达探测和追踪。根据比照人力总体目标的卫星导航系统（GPS） 座标数据信息与相对应雷达探测数据信息以检测雷达探测特性。

由于雷达探测系统软件尚在开发设计期内按时开展场外检测花费很有可能过高，另一种方式 是创建真正雷达探测检测仿真模拟，包含很多不一样种类总体目标和情景仿真模拟。雷达探测总体目标转化成可以检测包含频射的全部雷达探测作用，不用高昂的场外检测。雷达探测总体目标制作器引进具备延迟时间、频偏和损耗的总体目标。总体目标制作器的几类技术性早已具有，好似轴延迟线（Coaxial Delay Lines， CDL）、光纤线延迟线（Fiber Optical Delay Lines， FODL） 或频射数据储存机器设备（Digital Radio Frequency Memory， DRFM）。如今，还可以应用商用化（Commercial Off-The-Shelf， COTS） 的精确测量机器设备。

雷达探测总体目标制作器的性能指标和实力及其他们检测雷达探测系统软件的易用性是重要，这首要在于好多个性能参数。文中详细介绍不一样雷达探测总体目标制作器的构架，表明合适雷达探测系统软件功能测试的总体目标制作器的制定规定和规则，与此同时得出精确测量結果举例说明。

雷达探测检测

在雷达探测系统软件交付使用并转交给使用人以前，务必先开展好多个不一样层级的精确测量每日任务。在分析和研发期内，实行关键硬件配置构件检测和精确测量。这种检测大多数聚集在调频发射机和接收器上，仅一部分內容涉及到信号分析或系统功能。

检测和精确测量领域给予各种各样雷达探测检测设备。这类机器设备重点关注雷达探测的技术参数特性，能够在开发设计与生过分娩过程中精确测量频带纯净度、信号强度或敏感度。这仅检测了雷达探测一部分特性，但如数据信号检测这类关键作用从来没有在闭环控制运作中详细检测过。

要检测全部雷达探测系统软件（包括基带芯片和频射） 并保障全部模块作用合乎技术性规格型号、满足用户要求，务必实行大量的检测，如图所示1所显示。

图1、在多功能雷达探测系统软件上运行的雷达探测检测

务必根据进一步的检测和监管作用以达到主要参数精确测量。比如，内嵌检测设备（Built-In Test Equipment， BITE） 可以监管一些硬件配置构件和作用。尽管BITE可以给予雷达探测的达标或不过关评定，可是它对得到雷达探测特性信息内容并不是必需的。假如雷达探测沒有检测到总体目标，使用人怎能了解雷达探测是不是工作中一切正常？

因而，可选用拖动球的场外检测，来设置雷达探测工作能力基准线和检测全部雷达探测解决链，可是不可以检测解决工作能力。有一些雷达探测有数据键入插口，可将情景键入雷达探测CPU。场外检测得出相关雷达探测特性和作用合乎技术性规格型号状况的全方位結果，而数据键入检测可以检测雷达探测CPU工作能力。如前所述，场外检测花费价格昂贵，基本上不能反复且受限于一些总体目标的易用性。因为这种缘故，雷达探测总体目标制作器用以取代一些场外检测，并使检测可多次重复开展；他们节约了時间和花费，根据引入雷达探测总体目标，可检测全部解决链。

这种要求转换为对雷达探测总体目标制作器的技术标准，并对总体目标转化成系统软件的系统架构明确提出挑戰。虽然一些经济发展上的优点趋向于试验室检测系统软件，并非场外检测，雷达探测系统软件的作用特性认证务必根据综合性应用试验室检测和场外检测来完成。除此之外，因为雷达探测系统软件在制定中加入了电子器件安全防护安全防护（Electronic ProtecTIon， EP） 作用，这种新的系统要求很有可能须要新的测试标准。

雷达探测总体目标制作器

达目标制作器对雷达信号应用延迟时间（功效间距）、频偏（径向速度） 和衰减系数。它接受、解决和再次发送具体雷达信号。别的系统软件能存放的雷达探测波型，同过开启开展波型回看。各种各样雷达探测总体目标制作器有特别不一样的特性，检测不一样层级的作用；一些制作器仅在专用型频率段为十分独特的雷达探测系统生成单一总体目标，而别的制作器遮盖很宽的频带，给予繁杂的总体目标情景仿真模拟。也是有相应的雷达探测总体目标制作器只工作中于专用型频率段，比如用以检测汽车雷达感应器的频率段［8］。

雷达探测总体目标制作器的性能指标和工作能力，及其检测雷达探测系统软件的功能在于好多个经济发展和性能参数。撇开高效率和成本费，必须考虑到以下性能参数：

? 系统架构图

? 頻率覆盖面积和网络带宽

? 相位噪声特性、数据信号失帧、杂散辐射源和雷达回波数据信号总体品质

? 智能化特性、采样频率和量化分析取样有效位数

? 较大频偏、多谱勒步幅

? 较大功效间距、最少功效间距、间距步幅

? 开启和/或持续实际操作

? 再现真正自然环境情景的协调性和检测有兴趣新项目的概率

雷达探测系统软件的工作电压在特别宽的频率段范畴上转变。从工作中在HF或L波段的远距离监控雷达探测，S股票波段的ATC雷达探测，X波段的水上监控雷达探测，一直到K/W股票波段的汽车雷达感应器。因而，雷达探测总体目标制作器必须遮盖极宽的频带。

网络带宽决策雷达探测中的距離屏幕分辨率或頻率捷变雷达探测的运作。更高网络带宽不但给予高些的距離屏幕分辨率，頻率捷变雷达探测系统软件也必须带宽测试。因而，总体目标制作器的网络带宽务必最少遮盖忠诚重现波型必须的网络带宽。

相位噪声特性和数据信号高保真十分关键，由于特性不佳或数据信号高保真降低会造成重发出信号失帧或造成附加相位噪声。比如，仅有在较好的相位差特性前提下，雷达探测才可以检测到迟缓运动的总体目标。假如总体目标制作器有高额外相位噪声，此雷达探测总体目标制作器很有可能限定检测雷达探测真实有效能的工作能力。

为了更好地仿真模拟延迟时间和多谱勒，在大部分当代雷达探测总体目标制作器中智能化是不可或缺的。雷达信号被捕捉、智能化、解决、转化成脉冲信号并经适度衰减系数后被再次发送。有效位数（EffecTIve Number Of Bits， ENOB） 和无杂散采样率（Spurious-Free Dynamic Range， SFDR） 是定量分析点评数模转换器（ADC） 品质的指标值。它针对接受键入雷达信号和重现雷达回波数据信号极其重要。

别的性能参数，如最少/较大间距或多谱勒、总体目标或检测情景总数，关键在于雷达探测总体目标制作器的信号分析特性、构架和基带芯片解决工作能力。

今日的雷达探测技术工程师应用以下不一样品种的雷达探测总体目标制作器。

光纤线延迟线（FDOL）

在雷达探测功能测试和检测中应用光纤线延迟线（FODL） 早已有几十年了，比如，用以精确测量雷达探测系统软件的相位噪声，及其为无线通信系统软件和声纳系统软件的室外间距检测仿真模拟精确性数据信号。这种相对性灵便、相位差相关的中小型系统软件将雷达探测的射频信号转化成光信号灯不亮并依靠一定长短的光纤对其实现延迟时间，随后再将历经延迟时间的光信号灯不亮再次转化成频射并发送给雷达探测。一些系统软件可以引进频偏，如图2所显示。

图2、简单化的光纤线延迟线（FODL） 框架图

光纤线中光信号灯不亮的相速度大概为5 μs/km，与此同时耗损在0.5 dB/km数量级。因而，可以完成皮秒激光（ps） 数量级十分微小的间距范畴。光纤线延迟线的网络带宽十分高。它关键受制于单模光纤的多形式散射，在GHz/km范畴。在单模中调配网络带宽受制于原材料的散射，针对有极低散射的光波长，调配网络带宽可以达到100 GHz/km ［1］。在低射不断段采样率受制于量子科技噪音，而在高射不断段受制于离散系统全过程［3］，并伴随着信号带宽提升线形减少［1］。一旦添加多谱勒頻率，无杂散采样率在于别的主要参数，而且经常会出现数十声贝的减少。尽管可将频偏调配到射频信号上，光纤线延迟时间（间距） 长短是稳定的，不可以具体转化成挪动总体目标。

光纤线延迟线有好几个优势。它的延迟时间不随頻率转变，对震动不比较敏感，可以在较大水平上屏蔽掉干扰信号，除此之外光纤线延迟时间不辐射源动能。并且，可反复仿真模拟、低系统软件费用和节约时间也是关键优点。必须极高近载波通信相位噪声特性的检测，如固定不动总体目标抑止（Fixed Target Suppression， FTS） 检测，可以根据光纤线延迟线非常好地完成。殊不知，光纤线延迟线不可以转化成时变间距-多谱勒总体目标，也无法保证持续间距设定或随意数据信号衰减系数和增益值。

频射数据储存设备（DRFM）

在检测和检测中频射数据储存设备可用以雷达探测总体目标仿真模拟。这类系统软件以数字化方法解决雷达信号。频射数据储存设备下变频、过滤和智能化接到的射频信号。智能化的数据信号然后被储存和/或改动。随后此模拟信号被再次转化成脉冲信号，并应用下变频时一致的本振（LO）混频到频射頻率。数据信号通过变大后被再次发送出来 ，这就是全部信号分析传动链条。这类方式 如图所示3所显示。

图3、简单化的频射数据储存设备（DRFM） 系统结构图

护干扰机（Airborne Self-ProtecTIon Jammer， ASPJ），由它延伸出Joint Vision 2010。它的研制起源于1979年；殊不知在1992年新项目被喊停［6］。ASPJ可以遮盖从0.7 GHz 到18 GHz的频率段，之后发展为从1 GHz到35 GHz。每台机器设备均值工程造价1.27万美元［4］。

现阶段可获得的相关频射数据储存设备的商务和公布信息内容表明，这种操作系统能够遮盖达到40 GHz的工作频率范畴，瞬间网络带宽达到1.4 GHz、智能化十位数为12位、最少延迟时间为90 ns、无杂散辐射源采样率为65 dBc。殊不知，受技术性工作能力限定，这种技术性数据信息难以在每台DRFM中与此同时完成。比如，大部分宽带网络DRFMs都大幅度降低了数据信号高保真，应用的智能化远小于12位，或是索性仅为科研目地修建。

引进的最少延迟时间关键受制于AD转换（ADC） 和AD转换（DAC） 数学模型或AD转换必须一定的时间并在于网络带宽和十位数。除此之外，信号分析造成雷达回波数据信号需提升很多解决周期时间。现如今典型性的最低间距延迟时间范畴从小于100 ns到小于1 μs。

在频射数据储存设备中，关键的是要了解仿真模拟射频信号在数据域中怎么表明（力度、相位差、I/Q） 及其量化分析十位数，由于恰好是这一些要素关键选择了数据信号高保真。因为雷达探测能够试着区别总体目标数据信号和电子对抗（Electronic Counter Measure， ECM） 数据信号，Electronic Counter Measure的另一个关键环节是无杂散采样率（SFDR） （由ADC表现）。无杂散采样率在于合理比特犬十位数（ENOB） 及其组件的离散系统和噪音。

尽管含有相关总体目标雷达回波回到的高数据信号高保真频射数据储存设备也许合适雷达探测检测，但它也许不能根据较好的操作界面来形成各种各样标准和情景雷达探测总体目标。这类十分专业性的设施经常价格昂贵，而且因为协调能力受限制而无法全方位检测雷达探测特性。DRFM的工艺特性规格型号和准确成本费难以从商业服务销售市场上得到。依照美国防部（DoD） 可能，单独频射数据储存设备控制模块价钱从15万美金到70万美金，实际在于它的特性［5］。

商用化（COTS） 检测和测量设备

商用化检测和测量设备现如今也可以转化成雷达探测总体目标，大部分选用频射数据储存设备常用相近的方法，根据频射下变频、基带芯片数据解决和频射上变频。

该雷达探测总体目标制作器由应用商用化检测和测量设备的接收器（射频信号检测仪） 和调频发射机（射频信号产生器） 组成，他们一般 作为剖析或转化成射频信号的单独机器设备。当组成应用时，这俩种仪器设备可做为雷达探测总体目标制作器工作中。

商用化雷达探测总体目标转化成系统软件工作中在100 kHz到40 GHz頻率范畴，在要求的频率段以达到160 MHz的网络带宽接受一切种类的频射雷达信号，并将讯号转化成同相和正交和相位数据信息（I/Q数据信息）。I/Q数据信息传递到频率计的基带芯片键入端，在基带芯片，依照客户特定值加上延迟时间、频偏和衰减系数。随后，由频率计将雷达回波数据信号再次发送到雷达探测，如图所示4所显示。

图4、典型性商用化检测设备构成的即时雷达探测总体目标制作器（R&S?SMW200A矢量素材频率计及R&S?FSW数据信号和频谱仪）。

这类测量设备的一个优势是出色的频射特性，这合适在科学研究、开发设计或生产制造期内开展另外的雷达探测主要参数检测。这类灵便、模块化设计的办法促使矢量素材频率计或数据信号和频谱仪还可用作别的的接口测试中。

精确测量

为了更好地演试这类雷达探测总体目标制作器，必须应用软件定义雷达探测（Software Defined Radar， SDR） 和MATLAB?信号分析手机软件。在这里演试系统软件中，应用有多总体目标辨别工作能力的波形图和商用化检测设备构成的雷达探测总体目标制作器来剖析软件定义雷达探测的特性。

雷达探测总体目标制作器转化成单总体目标并在软件定义雷达探测（它当做被测雷达探测） 中观查。图5表明被测雷达探测的MATLAB?图型操作界面（GUI），在其中包含频带、间距-多谱勒地形图和总体目标目录。可观查到单独部分最高值，它的输出功率超过恒虚警率（Constant False Alarm Rate， CFAR） 门限制值。根据精确测量差频可明确间距和径向速度。在雷达探测总体目标制作器中，转化成间距R1 = 2000 m，频偏vr1=–25 m/s。这也是由该雷达探测精准测量获得的，参考图5。

图5、由商用化检测设备构成的雷达探测总体目标制作器转化成的一个总体目标

商用化检测设备构成的雷达探测总体目标制作器可以用不一样间距-多谱勒模块转化成高达20个总体目标。此数据信号制作器也是有好几个射频信号輸出口，进而也可以检测雷达探测抗干扰性特点，比如检测雷达探测与LTE（Long Term EvoluTIon）或其他无线网络业务流程并存［2］。

图6表明同一雷达探测总体目标，不一样处取决于发送了第二个頻率调配持续波电磁干扰，本底噪音大幅度提升。看着仍可观查到雷达回波数据信号，可是针对自动识别恒虚警率门限制值过高。

图6、软件定义雷达探测检测結果

除开检测雷达探测的作用特性，商用化检测设备构成的总体目标制作器还可以协助评定雷达探测中的当代电子器件防护措施。这可能是务必的，比如，2014年半年度，在欧洲地区，当几架飞机场忽然从上空交通管制通告雷达探测显示屏上消退时［7］。这也许是检查到存有被作为电子对抗的频射数据储存设备的一个事例。

在下面的状况，相位差调配雷达探测波，如帕洛码，可用来检测雷达探测信号分析的特性。在雷达探测总体目标手机模拟器中，发送并延迟时间帕洛码。此雷达探测波有十分独特的基带芯片波型，雷达探测接收器可以运用有关过滤器检验雷达回波数据信号的高保真，鉴别回到的雷达回波是模拟的或是真正的。造成不有关数据信号的因素将会有：存有以不一样速度反复采集的电子对抗（ECM）系统软件，从仿真模拟到数据转换中合理位过少，相位噪声或总体目标手机模拟器的放大仪失帧。转化成的雷达回波数据信号高保真很可能有别于来源于真正总体目标的雷达回波数据信号高保真，在于频射数据储存设备。致力于电子器件安全防护的雷达探测解决可监测出不一样高保真的雷达回波差别。这类精确测量还可以用以上雷达探测总体目标制作器开展评定。

图7表明处在精确测量逐渐环节的帕洛码雷达信号和力度衰减系数大概50 dB的相对应雷达回波数据信号，及其相应的幅度值捕捉。時间旁瓣精确测量表明预估的相关雷达回波回到延迟时间了40 μs。图8表明应用不一样采样频率（比如，应用频射数据储存设备）的雷达回波数据信号回到和相应的力度捕捉，这又意味着不一样的数据信号高保真。雷达回波数据信号的关联性有巨大更改。

图7、帕洛码（原始）、有关力度和相对应的雷达回波数据信号（40 μs后）。

图8、有不一样数据信号高保真的同样雷达回波数据信号的“频射数据储存设备特点”。

汇总

雷达探测系统软件的期待稳定性规定极高，这就表明了为何这种检测和精确测量十分关键。有几种应用雷达探测总体目标制作器检测全部雷达探测系统软件的方式 ，从无线天线、调频发射机和接收器，一直到信号分析。文中详细介绍了那些办法并表述了两者的重要经济发展和技术性性能参数。

总体目标制作器的频射特性务必好于被测雷达探测，它理应能给予各种各样检测情景配备。极致的功能均衡将很多场外检测带进试验室，减少了系统和硬件测试成本费。光纤线延迟线今日依然在雷达探测检测中应用，可是在检测和检测中协调能力看起来不足，比如在转化成间距-多谱勒有关总体目标时。频射数据储存设备克服这一缺陷并带来附加的解决方法，尤其是当涉及到转化成雷达回波数据信号时。殊不知，频射数据储存设备是特别专业性的解决方法，很有可能十分价格昂贵，而且不一定被制定成用以检测的有灵便插口的机器设备。相相对而言，商用化检测和测量设备给予各式各样的检测解决方法，从数据信号和构件检测或剖析，到雷达探测总体目标转化成。测量设备的多功能优势和灵便、模块化设计方式 （还可以作为雷达探测总体目标制作器）提升了这种在检测试验室应用的专用设备的协调性和实效性。

不一样的雷达探测总体目标制作器方式 都是他们分别的优点，可是这些都将一部分场外检测带进试验室进而减少了检测多元性，根据带来高可重复性降低了成本费，而且改进了自动化测试工作能力。

论文参考文献

［1］ K.P. Jackson et. al.， “Optical Fiber Delay-Line Signal Processing”， IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques， Vol. MTT-33， No. 3， pp. 193-210， March 1985

［2］ Heuel， S.; Roessler， A.， “Co-existence Tests for S-Band Radar and LTE Networks”， Microwave Journal - Military Microwaves， August 2014.

［3］ K. Ogawa， “Considerations for single mode fiber systems”， Bell Syst. Tech. J.， Vol. 61， pp. 1919-1931， 1982

［4］ “AN/ALQ-165 Airborne Self-Protection Jammer （ASPJ）”， retrieved from www.dote.osd.mil， October 2014

［5］ Small Business Innovation Research （SBIR）， Navy， Topic N131-006， Acquisition Program， “Direct Digital Radio Frequency （RF） Conversion Digital Radio Frequency Memory （DRFM）”， 2013

［6］ N. Friedman， “The Naval Institute Guide to World Naval Weapons Systems”， 1997-1998 38

［7］ Reuters， “Jets vanishing from Europe radar linked to war games”， retrieved from http://www.reuters.com/article/2014/06/13/us-europe-airplanes-safety-idUSKBN0EO1CW20140613， November 2014

［8］ “Rohde & Schwarz enables comprehensive automotive radar tests with target simulator and FM CW signal analysis”，press release retrieved from www.rohde-schwarz.com/ad/press/automotive， October 2014

注：发表文章于《微波杂志》（英国）

创作者：Steffen Heuel，Darren McCarthy （梅尔斯与施瓦茨企业）

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