德思特雷达设计/研发信号仿真与采集分析方案

德思特雷达设计/研发信号
仿真与采集分析方案

方案背景

雷达技术在6G中将可能成为重要的组成部分，用于智能感知和定位。雷达能够通过探测目标、测量距离、速度和方向来提供环境感知数据。在6G的智能网络中，这些数据可用于实现更高级的位置识别、环境感知和障碍物检测，帮助设备更智能地理解周围环境。雷达技术在6G中也有望与波束成形技术相结合，实现更精准的信号传输和接收。通过雷达的信号处理技术，可以实现更智能化的波束成形和定向传输，提高数据传输的效率和可靠性。

针对雷达方面的测试，德思特提出了雷达信号发生以及雷达信号的数字采集测试两个方案。

雷达信号发生方案

在雷达系统开发过程中，脉冲发生器产生不同持续时间的脉冲信号，可以用来供应射频调制链，以测试雷达接收器行为。

方案详情

雷达信号数字采集测试方案

在6G时代，使用具有短占空比、多种调制类型和关键定时的脉冲波形的雷达信号需要提供高带宽、比例采样率、长存储器和快速数据传输的测量系统。德思特高速模块化数字化仪非常适合采集和处理雷达信号。它们提供高带宽、长采集内存和特殊采集模式，以最大限度地提高内存使用率，提供高速测量和高精度分析。

方案详情

雷达信号发生方案

在雷达系统开发过程中，脉冲发生器产生不同持续时间的脉冲信号，可以用来供应射频调制链，以测试雷达接收器行为。

基本脉冲信号发生

德思特PG-1000系列脉冲发生器可以通过设备图形UI界面和触摸屏幕显示，轻松地创建具有不同脉冲宽度、频率和幅度的脉冲。采用这种解决方案，可以节省开发脉冲系统的时间，研究人员可以将更多的时间精力集中在雷达设计和测试目标上。

脉冲/延迟发生器的多目标仿真

在多个目标的情况下，通常会接收到多个信号，并且要求检测系统能够区分它们。德思特PG1000系列脉冲发生器是测试雷达探测链的完美选择，这并不需要完整的雷达系统和一些真实的目标就可以完成多目标仿真测试。

德思特脉冲发生器的多脉冲模式提供具有不同持续时间和延迟的双脉冲、三脉冲和四脉冲，模拟多目标的发送以及回波，可重复高达125 MHz，用于测试雷达探测系统的实时频率操作。10 ps的分辨率和低于25 ps的抖动RMS提供了对射频链预期延迟进行计数，以低于cm级别的分辨率用来模拟目标检测所需的精度。

脉冲压缩雷达系统

为了提高雷达系统的性能和分辨率，调频技术被引入其中。线性调频是一种将载频信号的频率随时间线性变化的调制方式。通过线性变化的频率，信号可以获得更高的距离分辨率。这种技术常用于脉冲压缩雷达系统，可以通过压缩脉冲宽度来提高目标分辨率，从而实现更精确的目标探测和定位。

德思特信号发生器LMS183CX专为雷达系统设计。它可以产生线性调频（LFM）信号。支持内部触发和外部触发两种方式。另外，LMS183CX还具备多次重复扫描的功能。可以连续产生多个LFM信号，并且在每次扫描之间具有可调节的时间间隔。这种功能对于雷达系统的测试、校准和性能评估非常有帮助，能够提高系统的可靠性和精度。信号的频率从一个起始频率线性地增加到一个目标频率，形成一个斜坡状的频率变化。这样的信号波形可以用数学函数表示为f(t) = f0 + αt，如右图：

雷达信号发生方案优势

可根据客户应用
选择各种灵活方案

设备便携小巧
可通过远程控制

可选不同持续
时间和延迟

提供对射频链
预期延迟计数

实现厘米级
目标探测精度

雷达信号数字采集测试方案

在6G时代，使用具有短占空比、多种调制类型和关键定时的脉冲波形的雷达信号需要提供高带宽、比例采样率、长存储器和快速数据传输的测量系统。德思特高速模块化数字化仪非常适合采集和处理雷达信号。它们提供高带宽、长采集内存和特殊采集模式，以最大限度地提高内存使用率，提供高速测量和高精度分析。

基本的脉冲采样方案

采用德思特基于PCI的四通道8位数字化仪，带宽为1.5 GHz，最大值为5 GS/s的采样率，此带宽和采样率与直接采集VHF和较低的UHF雷达以及许多高频雷达的中频兼容，在右图中，数字化仪使用2.5兆样本（MS）以每秒5千兆样本（GS/s）的最大采样率采集了500 µs的数据。虽然右图中仅使用完整内存采集了5个脉冲，但实际测试中可以采集超过8000个类似脉冲。

采集的信号在德思特SBench6中显示，同时进行采集的波形分析，比如说使用频率测量功能测量信号的载波频率，在右图左侧的信息窗格中显示结果为1.000 GHz。以及许多数值分析工具，包括快速傅立叶变换（FFT）和有限脉冲响应（FIR）滤波，提取脉冲调制波形的包络等。

调制脉冲的采样方案

调制脉冲采样过程和上述基本脉冲的采样方案基本一致，例如下图中显示了线性扫频雷达啁啾的示例。调制脉冲显示在左侧网格中，显示离散后时域信号。在右侧网格所示的FFT提供的频域视图。

同时采用相位调制来实现脉冲压缩（右图中最右边图像），而调制后的信号可以选择在主机中（德思特高速数字化仪）进行二次开发解调。可以使用第三方软件，例如MATLAB或LabVIEW，甚至可以使用C、C++或Python进行自定义编程。德思特提供了驱动程序和示例程序，以便将这些程序与其数字化仪连接起来。右图最右边图像显示了对采集的相位调制脉冲使用专有解调程序的结果。

为了应对雷达信号采集需要长采集内存的挑战，德思特高速数字化仪还提供多种采集模式，旨在有效地使用采集内存并减少采集之间的死区时间，从而节省存储空间。多重记录或分段模式如右图所示。

允许以极短的重新准备时间（在5 GS/s采样率下约为6.5 ns）记录多个触发事件
段内对触发前和触发后间隔进行编程
使用先进先出（FIFO）采集模式
每个触发事件带时间戳，知晓每个触发的精确位置

雷达信号采集方案优势

兼容中高频雷达信号
（3 GHz带宽和 10GS/s采样率）

出色的信号完整性

支持GPU海量
数据传输

多种工具来分析
采集的波形

多重记录模式
最大限度地提高内存使用率