在Simulink中模拟雷达接收机测试信号

这个例子使用了:

开放模式

这个例子展示了如何使用Simulink®对端到端单静态雷达建模。单静态雷达由一个发射器和一个接收器组成。发射机产生一个脉冲，该脉冲击中目标并产生回波，接收机接收到。通过测量回波的时间位置，可以估计目标的距离。本例的第一部分演示了如何使用等效的单单元天线来检测单个目标的范围。该示例的第二部分将展示如何使用4元均匀线性阵列(ULA)构建单站雷达，探测4个目标的距离。

可用的示例实现

这个例子包括两个Simulink®模型:

单目标雷达:slexMonostaticRadarExample.slx
单站四目标ULA雷达:slexMonostaticRadarMultipleTargetsExample.slx

单目标雷达

该模型模拟了一个简单的端到端单站雷达。使用发射块而不使用窄带发射阵列块相当于建模单个各向同性天线单元。矩形脉冲被发射机块放大，然后在自由空间中传播到或从一个目标。然后在接收机前放大器块中对返回信号施加噪声和放大，然后使用匹配的滤波器。该方法补偿了距离损耗，并对脉冲进行非相干积分。大多数设计规范都是从雷达接收机模拟测试信号为系统对象提供的示例。

该模型由收发器、信道和目标组成。与模型的每个部分对应的块是:

收发器

矩形—创建矩形脉冲。
发射机-放大脉冲并发送发送/接收状态到接收机前置放大器阻塞以指示它是否正在传输。
接收机前置放大器—当发射器关闭时，接收来自空闲空间的脉冲。这个块也给信号添加了噪声。
常数—用于设置雷达的位置和速度。控件接收它们的值空闲空间块使用转到而且从．
信号处理—子系统进行匹配滤波和脉冲集成。
目标范围-显示集成脉冲作为一个函数的范围。

信号处理分系统

匹配滤波器—通过匹配过滤提高信噪比。
TVG-时变增益补偿距离损失。
脉冲积分器-对多个脉冲进行非相干集成。

通道

空闲空间-对脉冲应用传播延迟、损耗和多普勒频移。一个块用于传输脉冲，另一个块用于反射脉冲。的空闲空间方块需要雷达和目标的位置和速度。这些是用转到而且从块。

目标

目标—子系统根据指定的RCS对脉冲进行反射。该子系统包括平台块，它对提供给空闲空间块使用转到而且从块。在这个例子中，目标是静止的，定位在距离雷达1998米的地方。

探索示例

通过辅助函数计算模型的几个对话框参数helperslexMonostaticRadarParam．要从模型中打开函数，请单击修改仿真参数块。该函数在加载模型时执行一次。它向工作区导出一个结构，该结构的字段由对话框引用。要修改任何参数，可以在命令提示符更改结构中的值，或者编辑helper函数并重新运行它以更新参数结构。

结果和显示

下图显示了目标的范围。目标距离由反射脉冲的往返延迟计算。延迟是从匹配滤波器输出的峰值测量的。我们可以看到目标距离雷达大约2000米。这个距离在雷达的50米距离分辨率内。

多目标单站雷达

该模型利用单站雷达估计四个静止目标的距离。该雷达收发器采用4元均匀线性天线阵列(ULA)，以提高方向性和增益。接收机中还包括波束形成器。目标定位在距离雷达1988、3532、3845和1045米处。

添加到前面示例中的块有:

窄带Tx阵列—建模用于发射窄带信号的天线阵列。使用块对话面板的“传感器阵列”选项卡配置天线阵列。的窄带Tx阵列块模拟脉冲通过天线阵列在四个方向上的传输盎端口。这个块的输出是一个有四列的矩阵。每一列对应向四个目标方向传播的脉冲。

窄带Rx阵列—为接收窄带信号建模天线阵列。使用块对话面板的“Sensor array”选项卡配置阵列。模块接收来自四个方向的脉冲盎端口。这个块的输入是一个有四列的矩阵。每一列对应从每个目标方向传播的脉冲。块的输出是一个有4列的矩阵。每一列对应于每个天线单元接收到的信号。

角范围-计算雷达与目标之间的角度。这些角度被窄带Tx阵列和窄带Rx阵列块，以确定在哪个方向模拟脉冲的传输或接收。

相移波束形成器—波束形成的输出接收机前置放大器．波束形成器的输入是一个4列的矩阵，其中一列表示在每个天线单元接收的信号。输出是接收信号的波束形矢量。

这个例子说明了如何使用single平台，空闲空间而且目标块来建模所有四个双向传播路径。在平台块，初始位置和速度参数指定为3 × 4矩阵。每一列矩阵对应一个不同的目标。的位置和速度输入空闲空间块来自于输出的平台块作为3乘4的矩阵。同样，每个矩阵列对应不同的目标。信号的输入和输出空闲空间块有四列，其中一列为到每个目标的传播路径。的空闲空间块启用了双向传播设置。雷达的“平均雷达截面”(RCS)参数目标block被指定为一个由四个元素组成的向量，表示每个目标的RCS。

探索示例

通过辅助函数计算模型的几个对话框参数helperslexMonostaticRadarMultipleTargetsParam．要从模型中打开函数，请单击修改仿真参数块。该函数在加载模型时执行一次。它向工作区导出一个结构，该结构的字段由对话框引用。要修改任何参数，可以在命令提示符更改结构中的值，或者编辑helper函数并重新运行它以更新参数结构。

结果和显示

下图显示了目标的检测范围。从目标反射信号的往返时间延迟计算目标范围。我们可以看到目标距离雷达大约2000米、3550米和3850米。这些结果是在雷达的50米距离分辨率从实际距离。