雷达模拟器与雷达的接口电路设计

旋转变压器的激磁电压用来作为峰值采样的触发信号。由于激磁电压幅值大于单片机内部比较器的驱动电压，利用二极管的限幅作用，将激磁电压信号整形成近似方波信号，然后利用电阻对信号进行分压，确保采样触发信号在比较器能够承受的外部驱动电压范围(-0．25～+0．25 V)内，电路如图2所示。激磁信号在基准信号形成电路的作用下生成基准信号送单片机比较器的入口，比较器在基准信号上升沿产生中断，在中断中使能单片机的A／D口，将轴角信号调理电路调理过的天线方位角信号转化为数字信号。在整个单片机程序控制下电路完成了雷达天线角度信息的数字化，并经过串行通信电路传输到模拟器控制主板。
1．2 雷达主脉冲信号采集电路
雷达系统中的定时控制系统提供雷达正常工作所需要的全部定时信号和各种控制信号，其中雷达主脉冲信号由系统的重复频率控制电路形成，用来作为雷达总站及各分系统调试时的外同步信号。
模拟器控制主板的程序设计以雷达主脉冲作为回波数据计算与发送的时间基准，以此来保证与雷达工作时序的同步。具体实现方式为将控制板主控芯片的一个双向可编程标志位管脚配置为输入方式，且为中断产生模式，连接到主脉冲采集电路的输出端，并将其设置为上升沿中断方式。该管脚在接收到雷达主脉冲信号的上升沿后立即产生中断，当判断到有中断产生，程序进行雷达回波数据的计算与发送。

由于雷达主脉冲幅度为-10 V左右的负向脉冲信号，而控制主板的I／O端口承受电压为3．3 V左右，因此在将雷达主脉冲作为回波生成的时间基准接到主板设置引脚之前，须对其进行信号调理来实现降幅处理。针对雷达主脉冲信号设计的调理电路如图3所示。当输入电压为O V左右时，二极管D4，D5都截止，输出电压为电阻R9，R10对5 V电源的分压，约为3．3 V。当输入电压为-10 V时，二极管D5导通，输出电压为二极管D5的门限分压，约为-O．7 V。
1．3 雷达锥扫基准信号采集电路
磁耦合环在锥扫电机的带动下与基准电压发电机同步旋转，耦合圆波导内的磁场，形成高频调制差信号。在雷达自动跟踪目标时，若天线电轴偏离目标方向，就会产生误差信号。该误差信号为交流信号，其频率与馈线系统的低频调制频率相同。基准电压发电机输出的锥扫基准信号同时用作相敏检波器的电压基准，对误差信号进行检波。检出的角误差电压驱动电机带动天线跟踪目标运动。

雷达在实际工作过程中，可能在任意时刻接收到目标回波。因此，若要模拟雷达复合差信号△，必须要确定每一个回波相对于锥扫基准信号的相位。通过设计锥扫基准信号采集电路取出耦合环的相位零时刻，依此来确定每一个回波相对于锥扫基准信号的相位。锥扫基准信号采集电路原理图如图4所示。电路选用电压比较器芯片LM239D，3．3 V电源供电，采用二极管对输入锥扫基准信号限幅整形。电路的输出为3．3 V方波信号，周期与输入信号相同，认为方波上升沿为锥扫基准信号的相位零点。锥扫基准信号采集电路输出的方波信号接入到控制主板定时器0，将其设置为输入管脚，使用其脉宽计数及捕获模式对方波信号进行计数。
1．4 雷达发射机工作频率的采集电路
雷达模拟器控制主板根据上位机设定的目标模型、运动规律和雷达所处复杂电磁环境进行建模，实时计算出视频段回波信号，该回波信号经数字上变频处理得到两路中频段的雷达回波信号，再经射频组件调制到射频频段，经过天线辐射出去。因为雷达模拟器最终生成的模拟回波信号在射频频段，所以射频组件在设计时就需要考虑雷达实际发射和接收的一系列过程，确保生成的模拟回波信号在雷达的接收机带宽内，并且能够随着雷达跳频组合频率的改变而改变，还要使雷达在每一时刻的工作频率能在上位机显示系统显示。