隨著雷達技術的迅速發(fā)展，現代雷達系統日益復雜、功能多樣，使得系統各部分調試工作的難度加大。由于外場進行雷達檢測的技術難度大、成本也高，目前國內外普遍采用雷達目標模擬技術實現雷達多種性能的檢測^[1]。這對降低雷達研制成本、縮短研制周期、提高性能指標都有積極的作用。
　　本文提出一種采用DSP作為主控部件的某型雷達目標模擬器設計方案。根據雷達調試、性能評估的要求，主控DSP通過串口" title="串口">串口接收計算機傳來的目標信息和雷達參數等數據，進行運算后實時地產生雷達視頻信號，同時，還可通過控制DDS器件輸出一路射頻多普勒頻移信號。本方案選用美國TI(Texas Instrument)公司的數字信號處理器(DSP)TMS320VC5409(以下簡稱C5409)作為主控芯片。該芯片具有高速的數據處理能力，適用于實時高速數據運算，目前在無線通信、雷達等眾多領域中得到了廣泛的應用。本文重點介紹DSP在該模擬器軟硬件設計中的應用。
1 雷達目標模擬器的系統構成
　　某型雷達目標模擬器的結構如圖1所示。

　　該系統主要由上位計算機(PC機)、串/并轉換模塊、DSP模塊、DDS直接頻率合成器和D/A" title="D/A">D/A轉換器等部分構成。計算機負責設置模擬器的輸出通道和回波信號的頻率變化范圍，根據不同的頻率范圍進行仿真運算，并將得到的數據儲存起來，以供DSP實時調用。可編程邏輯器件EPLD主要完成對DSP總線的讀寫邏輯控制，并產生串口及DDS的讀寫控制信號。
　　在低頻信號輸出模式下，DSP通過串/并轉換模塊接收來自計算機的設置參數進行仿真運算，并將得到的大量回波采樣數值按照一定的時序輸出給D/A轉換器，再經濾波后得到模擬的低頻信號；在射頻信號輸出模式下，DSP調用計算機中存儲的數據控制直接頻率合成器(DDS)，并向DDS寫頻率控制字" title="控制字">控制字，DDS輸出的信號經頻譜搬移后便得到要輸出的射頻信號。
2 硬件電路設計
　　C5409數字信號處理器盡管能達到較高的數字信號處理速度, 但是它沒有通用異步接收發(fā)送設備( UART) 接口，只有多通道緩沖串口(MCBSP)。而通過對MCBSP進行軟件編程實現DSP與計算機的串行通信" title="串行通信">串行通信，在設計和編程實現上都比較復雜，會占用大量的系統資源，影響DSP的實時運算性能。
　　在本模擬器的設計方案中，采用專門的異步通信芯片TL16C550C擴展C5409的串口，用以實現DSP與計算機之機高速、可靠的串行通信，電路如圖2所示。該異步通信芯片外接1.8432MHz的晶體作為基準時鐘頻率，其片選信號16C550_CS、復位信號16C550_RST、讀信號/RD、寫信號/ WR均由可編程邏輯器件EPLD譯碼給出。

　　本模擬器選用的直接頻率合成器為A/D公司的AD9852。利用DSP控制AD9852可以產生一個頻率分辨率高、轉換速度快、頻率和相位均可編程控制的正弦波。C5409與AD9852的硬件接口電路如圖3所示。AD9852采用并行數據輸入方式，沒有片選信號，其寫信號、讀信號以及復位信號都由EPLD產生。AD9852 的頻率更新標志UPDATE信號由DSP的通用I/O引腳XF產生。

3 DSP的軟件設計
　　雷達目標模擬器的DSP軟件采用C語言編程，主要包括以下部分：串行通信模塊、低頻信號輸出模塊以及射頻信號輸出模塊。
　　在串行通信中，首先應對TL16C550C進行初始化。初始化的主要任務是設置串行通信數據的數據位、停止位、奇偶校驗位等。這些設置由DSP寫TL16C550C的內部寄存器來實現^[3]。本模擬器的串口采用1.8432MHz的晶體振蕩器,波特率設置為38400，通信格式為：8位數據位, 1位停止位，無校驗。系統采用查詢的工作方式。
　　根據系統要求，低頻輸出信號是非線性調頻信號，其輸出頻率經N×2π相位由f_s變化到f_e，再經N×2π相位由f_e變化到f_s，每2π相位內頻率不變，且每隔2π相位頻率變化是線性的(幅度線性先增后減)，如圖5所示。因此采用基于存儲器直讀法的波形合成技術，通過DSP把理想的信號波形進行采樣、量化，而后在內部存儲器中存儲起來。在系統工作時，按一定的時序輸出內部存儲器中存儲的數值，并經D/A轉換將其轉換為調頻模擬信號。
　　具體實現的方法是：由于每隔2π相位頻率變化是線性的，因此可以算出每2π相位內的頻率f_n及周期T_n。在0～2π范圍內以采樣率f進行采樣，得出每2π相位內的采樣點數f/f_n。由此可以算出每個采樣點的值為：
　　
　　將每點的采樣值與該點的幅度值相乘就可以得到要輸出點的值。最后將該數值量化，以便于輸出到D/A轉換器。由于數據量比較大，在DSP內部分配一段空間專門用來存儲量化后的數值。利用DSP內部軟件可編程定時器，將定時時間定為采樣周期，每隔一采樣周期向D/A轉換器輸出一個點，就可以得到所要求的模擬正弦信號。
　　模擬器采用DDS技術和頻譜搬移法^[4]，在輸出端產生一個與輸入信號相參并具有一定多普勒頻移的射頻信號。DDS采用并行的輸入方式，并工作在單頻的模式下。在此模式下，DDS輸出頻率是通過DSP向DDS寫48位的頻率控制字來實現的。
　　在射頻信號輸出模式下，DSP首先通過計算機串口接收大量頻率數據存儲到內部RAM中，并對DDS復位；然后初始化DDS，向DDS寫入頻率控制字。DDS軟件流程圖如圖4所示。值得注意的是，在寫入DDS的頻率控制字后應該等待一個時間間隔，再讓DDS輸出該頻點波形。這個時間間隔就是上一個頻點波形輸出所需要的時間。

4 系統聯調
　　整個調試過程是通過仿真器在CCS2.0集成開發(fā)環(huán)境中進行的, 最終生成的可執(zhí)行代碼固化在EPROM中。輸出的射頻信號能滿足某雷達引信聯調試驗的要求。圖5為示波器上顯示的模擬器輸出低頻信號波形圖。經測量該信號完全達到試驗的要求。

　　雷達目標模擬器在雷達信號處理機中起著關鍵作用,而采用性價比較高的TMS320VC5409芯片使得模擬器能夠靈活、方便地產生所需的各種數字信息和觸發(fā)信號。本文著重論述了該DSP芯片在系統數據交換和多普勒頻率輸出控制中的功用。該模擬器在對某型雷達處理機的調試中取得了良好的效果,同時也證明了設計的正確性。