1引言   

       雷達是無線電測向和測距，測距是其主要的功能之一，雷達是通過測試發射脈沖和目標回波之間的時間差來測量目標距離的[1]。雷達模擬器的主要功能是逼真地模擬雷達接收到的目標回波。根據雷達模擬器的輸出頻率可以將雷達模擬器分為射頻雷達模擬器、中頻雷達模擬器及視頻雷達模擬器。在雷達模擬器中，目標航路通常是由計算機實時計算產生的。如何將實時計算的目標距離數據轉化為模擬的目標回波是設計雷達模擬器需要解決的關鍵問題之一。對高重復頻率的雷達而言，由于存在距離模糊，雷達通常使用多個不同的重復頻率，這就要求回波模擬電路必須具備適應不同重復頻率的功能，而且在雷達切換重復頻率的瞬間模擬電路必須能夠快速適應。   

       我們在研制某種型號雷達模擬器的過程中遇到了以上問題，為此設計了基于FIFO的目標距離脈沖模擬電路，此模擬方案具有與

雷達發射脈沖頻率無關、自動適應雷達模擬發射脈沖頻率變化、適應高重復頻率和易于使用EPLD實現等優點。

       2基于FIFO的脈沖模擬電路   

       圖1是雷達測距原理圖。雷達接收機通過測量發射脈沖和回波脈沖之間的時延來測量目標距離，一般用下式表示：   

（1）   

       式中，c為光速；T為發射脈沖重復頻率。雷達的最大單值測距范圍由其脈沖重復周期T決定。為保證單值測距，通常應選取

（2）   

       式中，Rmax為雷達的最大作用距離。

圖1雷達測距原理

       有時雷達重復頻率的選擇不能滿足單值測距的要求，例如脈沖多普勒雷達或遠程雷達，這時目標回波對應的距離R為（m為正整數）

（3）

       式中，τ1為測得的回波信號與發射脈沖間的時延。這時將產生測距模糊，如圖2所示，為了得到真實的距離R，必須判明式（2）中的模糊值m。

圖2雷達測距模糊（m=1）

        常用的距離解模糊方法有多重復頻率解模糊和舍脈沖解模糊等方法[1]，在此不再贅述。   

        對有距離模糊的雷達回波模擬器而言，必須準確地模擬每1個回波脈沖。如果使用記發射脈沖個數m、再模擬τ1的方法，必須準確知道雷達發射脈沖的周期T，否則會造成距離模擬誤差，而且此誤差隨目標距離的增大而增大。我們在開發某種雷達模擬器的過程中設計了一種新的模擬方法，能夠克服以上缺點。  

       由1個計數器、加法器、比較器、FIFO以及相應的控制電路構成。其結構如下圖3所示。

圖3基于FIFO的目標距離脈沖模擬電路框圖

       其設計的基本思想是：將目標距離按時鐘頻率量化生成延時數據鎖存在鎖存器2中，利用計數器產生1個循環的數值序列作為時間基準，雷達每發射1個脈沖的同時，鎖存器1凍結，加法器將兩個鎖存器的輸出相加，其結果表示目標回波應該出現的時刻，在控制電路的控制下將加法器結果存入先進先出（FIFO）存儲器；FIFO的輸出為下1個回波脈沖出現的時刻，它和時間序列在比較器內進行比較，如果兩者相等則說明當前時刻應該輸出1個回波脈沖，同時此脈沖又驅動FIFO將下1個數據送到比較器，為下1個脈沖輸出作準備。在整個工作過程中只用到雷達的發射脈沖。    

       下面以1個具體例子說明其工作原理。

       設時鐘頻率為20MHz（周期為50ns），計數器字長16位，易知計數器每隔216×50=3276800ns溢出1次，此時間對應距離為491.52km,即此電路模擬的目標最遠為491.52km；假設目標處在100km外，因為時鐘周期為50ns，對應的距離為7.5m，延時數據為100×103/7.5=13333；這個數據表明發射脈沖發出以后再過13333個時鐘周期回波應該出現。假定第1個發射脈沖發射時計數器的計數值為10000，兩者相加得23333，此值送到FIFO后，出現在FIFO的輸出端，當計數器計到23333時，比較器輸出1個脈沖。可見整個電路的工作不需要知道雷達的重復周期。   

         當沒有距離模糊時，FIFO在邏輯上和1個16位鎖存器等價，即FIFO的使用深度總為1；當存在距離模糊時，第一個發射脈沖的回波還沒有出現時，第二個發射脈沖已經發射，這樣第二個發射脈沖對應的回波時間存儲

在下1個FIFO單元中，當第一個回波產生后，在控制電路的作用下將FIFO中下1個位置的數據送到比較器，為第二個回波的產生作準備。可見FIFO的深度決定了最大的模糊值mMAX。   

        顯然計數器和加法器的溢出不會影響距離模擬的準確性，因為加法器的位數和計數器的位數是一樣的，只要目標距離不超過最大模擬距離，則模擬就是準確的。以上電路我們均已集成到EPLD中[2][3]（EPF10K10）FIFO使用兩片CY7C421[4]（512×9），經過實際使用，效果良好。

        3提高距離模擬精度的方法   

        因為EPLD及FIFO的速度有限，所以計數器時鐘不可能很高。我們在實驗中發現，當時鐘頻率接近器件的標稱值時，整個電路工作不穩定，實際使用時一般只能作到30MHz左右。這樣，模擬目標的距離量化單位大概在5m以上。不適用于精度較高的雷達。   

        為此，可在以上電路的基礎上，再加一些修改，例如選用20MHz時鐘周期為50ns，距離精度為7.5m，如果按12.5ns量化即將距離量化單位改為12.5ns（1.87m）。將時延數據的高16位鎖存在鎖存器2中，則電路輸出量化單位仍為7.5m，根據低兩位數據，再對輸出的脈沖進行延時（以12.5ns為單位），就可以將量化精度提高4倍，簡單穩定的方法是用EPLD中的門電路實現延時。

        4結束語   

        本文介紹的距離模擬電路是按照真實的目標測距過程設計的，其延時精度高，工作穩定，對雷達的要求低（只需雷達提供發射脈沖）且不受雷達變重頻、扣脈沖的影響。經過實際使用，效果良好。