基本介紹
- 中文名：信號模擬仿真器
- 類型：一種模擬仿真器
- 用途：產生特殊格式的複雜信號
基本概念,目標模擬仿真器,回波模擬仿真器,環境模擬仿真器,
基本概念
現代戰場電磁環境是一個密集、複雜和狀態多變空間：戰區輻射源的數量達幾百上千個以上；每秒可接收到上千萬個脈衝信號；輻射源的頻率範圍從短波、超短波一直到微波、毫米波直至紫外波段；信號樣式有跳頻、捷變頻、脈壓等多種。複雜電磁環境可能會造成電子信息裝備性能降低甚至失效，而複雜電磁環境下電子信息裝備的性能究竟如何，急需驗證。但通用的信號發生器只能產生比較常見、單一的信號，無法模擬這些複雜信號。為了以較低的成本靈活實現對這些電子信息裝備的試驗評估，需要特定的複雜格式信號發生設備，這就是信號模擬仿真器。信號模擬仿真器可產生特殊格式的複雜信號，用於模擬仿真電子信息裝備實際工作的“複雜電磁環境”，從而滿足電子信息裝備的性能評估和保障訓練的需求。
信號模擬仿真器主要利用計算機及相關設備來“復現”所需要的目標、回波、環境信號，它是計算機仿真技術、DSP技術和武器裝備技術相結合的產物。根據所模擬信號特徵的不同，信號模擬仿真器可分為三類：目標模擬仿真器、回波模擬仿真器和環境模擬仿真器。
信號模擬仿真器在電子武器裝備的研製和測試中有著重要作用，國內外對信號模擬仿真器的研究都非常重視。美國、以色列和法國等國家在發展電子武器裝備的同時也一直在進行信號模擬仿真器的研究。國內經過不斷努力，在信號模擬仿真器的研究方面也取得了很多成果。但是，國內外已研製出的大多數產品還是屬於與某種特定裝備或系統配套供調試、檢測和訓練用的那種簡單的目標信號模擬仿真器或環境模擬仿真器。能夠同時提供目標模擬、回波模擬和環境模擬的通用型的模擬仿真器無論從產品品種還是從技術先進性方面來看都還處於初步發展階段。由於回波信號比較複雜，包含的信息量非常大，能夠提供具有高逼真度的目標回波信號的模擬器還有待於進一步的開發研製。
對於模擬仿真器，例如雷達目標模擬器或環境模擬器，為了調試和測試不同用途、不同體制、不同工作參數的雷達數位訊號處理機，相應地，往往需要單獨設計針對不同雷達的雷達信號模擬器，而且對模擬器的實時性也提出了不同要求。但是，這些模擬器除了硬體規模和參數要求不同，基本採用相同的體系結構。所以，研究開發在某種意義上的通用目標模擬器、回波模擬器和環境模擬器將成為以後模擬器發展的趨勢和方向。
此外，由於目前大部分模擬器都是非實時的，所以未來的模擬器將採用軟硬體相結合的設計方式，是系統既有很大的靈活性又可以滿足信號實時輸出的要求；設計上採用微處理器和DSP技術提高系統性能；採用工業標準匯流排結構以及模組化設計使系統具有良好的通用性、兼容性以及可擴充性。
目標模擬仿真器
目標模擬仿真器主要用來模擬單個有源目標信號，可分為單通道模擬和多通道模擬兩類。
單通道模擬是針對單接收機類裝備的測試而開發的，只有一個射頻輸出口。模擬器可模擬真實目標信號的速度、距離、方位、行進方向、調製格式、天線掃描方式、環境噪聲等信息，為雷達告警設備、偵察接收設備等裝備的測試訓練提供仿真信號。
多通道模擬可模擬解決多通道接收機類設備的測試信號發生問題，各通道信號均來自同一射頻信號，但各通道信號間具有幅度差、相位差和時間差。多通道模擬的套用對象包括多通道測向定位偵察接收機、多基地雷達系統以及干涉法三維合成孔徑雷達接收機等。
目標模擬仿真器在軍事套用方面具有很重要的作用。例如，合成孔徑雷達目標模擬仿真器，它可真實模擬合成孔徑雷達信號，滿足星載和機載合成孔徑雷達在研發、維護階段的系統測試需求，大大地縮短了星載和機載合成孔徑雷達研發周期，使其能很快發揮作用。對於已使用的星載荷機載合成孔徑雷達，模擬信號發生器可對其進行定期測試維護，以便提前發現可能存在的故障。
回波模擬仿真器
如前面所述，針對有源目標信號，可以使用目標模擬器進行測試訓練。但很多情況下需要模擬產生雷達等有源探測器的探測目標回波情況。由於現代雷達的脈內調製非常複雜，有的還要求脈衝之間射頻相位相干，以便脈衝串通過都卜勒窄帶濾波器時能被相干積累，此時目標模擬器就難以實現射頻相干信號的發生，如果對這些有源探測設備進行測試訓練，就需要用到回波信號模擬仿真器。
回波模擬仿真器主要用來模擬複雜回波信號，為使回波特性愈真實目標相似，目前的主要方法是“數字射頻存儲(DRFM)”技術。數字射頻存儲雷達回波模擬仿真器原理框圖如圖1-1所示。它將收到的雷達射頻脈衝信號高速取樣存儲，然後將存儲的雷達信號樣本經過調製或延遲後發射出去，以便在不同的速度和距離上產生模擬假目標。由於現代雷達脈衝速度很高，通常達到幾百赫到上千兆赫，從而給信號的採集、存儲、傳輸、複製、調製等帶來很大困難，往往使數字射頻存儲器的製作成本很高。
圖1-1數字射頻存儲雷達回波模擬仿真器
圖1-1數字射頻存儲雷達回波模擬仿真器環境模擬仿真器
有時候需要模擬的不是某個特定輻射源或回波，而是某個裝備所處的電磁環境，這時候就要用到環境模擬器。環境模擬仿真器就是模擬仿真產生各種戰場電磁環境，是寬頻帶、多輻射源、多回波模擬，從而對武器裝備進行調製檢驗。例如反輻射飛彈，飛彈發射後其導引頭雷達接收很多輻射信號，飛彈從這些信號中找出要攻擊的目標信號進行攻擊。所以飛彈早生產過程中，就需要用環境模擬仿真器模擬戰場的複雜電磁環境來對飛彈進行調試、檢測、驗收。
由於現代的電磁環境非常複雜，多種多樣，不同的電磁環境需要不同的模擬器模擬，所以各模擬器輸出信號的參數就不一樣，模擬器輸出信號的技術指標也不一樣，這對環境模擬仿真器也提出了更高的要求。例如，目前雷達告警系統和雷達偵察系統，它們一般情況下都具有較大的頻率範圍（目前國外偵察接收機頻帶可擴展到50GHz）和較高的靈敏度，因而，其面臨的信號環境最為複雜，輻射源數目可能多達上千個，脈衝密度高達幾百萬脈衝每秒，所以對這些系統的環境模擬仿真要求就更高。
