相位噪聲對頻率步進雷達的影響仿真

　1 引言
　　作為高分辨率雷達之一，毫米波頻率步進雷達因具有極好的距離分辨率，而被越來越廣泛的使用。利用傅立葉逆變換（IFFT）實現(xiàn)頻率步進雷達一維成像的過程是：在自由空間中，發(fā)射機發(fā)射n個脈寬為t，載頻步長為Df的脈沖串，各載頻分別為fi=f0+iDf，其中i=0，1，2，…，n-1，重復周期為T，這n個脈沖的步進總帶寬B=（n-1）Df。發(fā)射的信號遇到距離為R并且徑向速度為v的目標后反射回超外差結構的接收機，經過一次或多次下變頻后，對每個回波脈沖脈寬中心點進行正交采樣，最后對采樣數(shù)據(jù)作n點IFFT，即可獲得目標的一維距離像（Range Profile）。
　　在噪聲中檢測信號的能力是檢驗雷達系統(tǒng)性能好壞的關鍵，雷達系統(tǒng)只有從噪聲中有效地獲取回波信號的信息才能對目標進行檢測，而頻率源的相位噪聲是決定系統(tǒng)信噪比好壞及性能的關鍵要素之一。本文利用仿真工具Agilent ADS，對頻率步進雷達系統(tǒng)射頻部分進行建模，并使用Mathworks Matlab對模型輸出數(shù)據(jù)進行分析，通過這種數(shù)值仿真的方式能夠對雷達系統(tǒng)的各種參數(shù)進行量化分析。隨后，利用該仿真平臺對頻率源重要參數(shù)之一的相位噪聲對頻率步進雷達系統(tǒng)的影響進行，進一步給出對頻率源相位噪聲的要求，對實際系統(tǒng)的設計有一定參考價值。
　　2 頻率步進雷達模型構建
　　頻率步進雷達按照功能機構劃分可以分為天饋（Antenna）、頻率源（Frequency Synthesizer）、接收機（Receiver）和信號處理機（Signal Processer）四個部分，如圖1所示。其中的頻率源又包含為系統(tǒng)所需的發(fā)射機信號（Tx）和接收機所需的本振信號（LO）兩個部分。
　　
　　圖1 頻率步進雷達構造
　　根據(jù)頻率步進雷達的構造，我們設計了如圖2所示的仿真平臺對其進行建模，通過對它的參數(shù)仿真結果的分析，達到對其性能評估的目的。
　　
　　圖2 仿真平臺構造
　　該仿真平臺，主要由ADS和Matlab兩個工具軟件組成。其中ADS對頻率步進雷達的射頻部分進行模擬，主要包含發(fā)射機（Transmitter）、本振（Local Oscillator）、信道（Signal Channel）和接收機（Receiver）四個模塊構成，其輸出為基帶回波信號。該基帶回波信號，再由Matlab仿真平臺，根據(jù)頻率步進雷達信號處理的方式進行信號處理，便能夠得到目標的一維距離像。該仿真平臺的特點是將射頻電路與信號處理結合在一起，能夠對射頻電路中的參數(shù)對于系統(tǒng)的影響進行直接分析，更接近于真實系統(tǒng)情況，有利于實際系統(tǒng)的設計。