雷达模拟器与雷达的接口电路设计

0 引言
在现代战争中发挥着举足轻重的作用，随着技术的快速发展，对装备试验、性能检测、故障诊断、保障和训练提出了更高的要求。在计算机电子技术快速发展和普及的当下，基于PC机的雷达以其所具有的优点成为解决这些问题的最佳选择。
雷达是不断通过与上位机(PC机)和雷达之间进行数据通信来生成模拟回波信号的。要使雷达生成的模拟回波信号能反映雷达接收真实目标的所有信息，就需要根据雷达信号构建模型和整体系统的设计思想，去采集雷达工作的状态参数。雷达模拟器通过电路来采集回波信号模拟所需要的雷达状态参数，经过调理后再传输至模拟器的控制主板。主要的雷达状态参数有雷达天线角度信号、雷达主脉冲、锥扫基准信号和载波频率大小。模拟器通过采集雷达天线角度信号作为雷达接收天线的当前波束指向，用于判断是否生成模拟回波信号和确定天线增益的大小；采集雷达主脉冲信号作为雷达信号模拟的时间基准，使模拟的信号与雷达保持同步；采集雷达锥扫基准信号为差信号的锥扫调制提供了相位基准；采集雷达载波频率用于调整回波模拟器射频卡的本振输出频率，确保生成的射频回波信号能够被雷达接收。下面主要介绍雷达模拟器与雷达电路的硬件设计。

1 电路的硬件设计方案
对雷达装备天线角度信号、主脉冲信号、锥扫基准信号和雷达载波频率等工作参数进行分析，可以知道这些信号的形式、性能和参数都不一样，因此雷达接口电路需要根据各信号的不同来设计相应的采集调理电路。
1．1 天线轴角
天线方位角和高低角转换电路的作用是将雷达天线的模拟角度信息转换为数字角度信息，并将数字化的角度信息传输至模拟器控制主板，主板根据雷达天线角度信息确定回波波束的作用范围和目标回波的天线增益大小。
雷达天线角度信息转换采用旋转变压器一数字转换器实现。硬件电路以单片机为核心，包括天线轴角调理电路、基准信号形成电路和串行通信电路等，电路框图如图1所示。

旋转变压器输出的信号一般为交流信号，以某型雷达为例，旋转变压器输出幅度为±10 V左右的交流电压信号。因为电路所用单片机(C8051F020)的ADC转换模拟电压的范围是0～VRFE(VRFE=2．45 V)，所以在进行A／D转换之前，必须首先对该模拟信号进行降幅和去负值处理，这些任务由轴角信号调理电路来完成，如图2所示。输入轴角信号经过电阻分压和二极管负向门限电压的作用后，再经过电阻分压输出满足单片机需要的信号。