主要内容

雷达系统仿真中的射频前端建模

在雷达系统中,射频前端往往在决定系统性能方面起着重要作用。例如,由于射频前端是接收器链中的第一部分,其低噪声放大器的设计对于实现所需的信噪比(SNR)至关重要。这个例子展示了如何将射频前端行为整合到现有雷达系统设计中。

本例需要RF Blockset™。

可用的示例实现

本例包括两个Simulink®模型:

简介

几个例子,如在Simulink中模拟雷达接收机测试信号而且基于FMCW和MFSK技术的汽车自适应巡航控制(雷达工具箱)已经表明可以使用相控阵系统工具箱™在Simulink中构建端到端雷达系统。在许多情况下,一旦建立了系统模型,下一步可能是在不同的组件中添加更高的保真度。射频前端是这种组件的一个热门候选。在Simulink中对系统建模的一个优点是能够执行多域仿真。

以下部分展示了在相控阵系统工具箱构建的雷达系统中集成射频块集建模能力的两个示例。

单目标雷达

第一个模型是根据实例改编的在Simulink中模拟雷达接收机测试信号模拟单目标脉冲雷达。从图表本身来看,下面的模型看起来与该示例中显示的模型相同。

当模型被执行时,得到的图也是一样的。

然而,对发射机子系统的深入研究表明,现在发射机是由RF Blockset的功率放大器建模的。

在接收端也实现了类似的更改。

通过这些变化,该模型能够模拟射频行为。例如,上面所示的仿真结果假设有一个完美的功率放大器。在实际应用中,放大器会出现很多非线性问题。如果将发射机的IP3设置为70 dB,再次运行模拟,则目标对应的峰值不再占优势。这使工程师对系统在不同情况下的性能有了一些了解。

FMCW雷达距离和速度估计

第二个例子改编自基于FMCW和MFSK技术的汽车自适应巡航控制(雷达工具箱).然而,该模型使用三角扫描波形代替,因此系统可以同时估计距离和速度。在顶层,该模型类似于相控阵系统工具箱。一旦执行,该模型将显示与目标汽车的距离和相对速度相匹配的估计范围和速度值。

然而,与第一个示例类似,发射机和接收机子系统现在使用RF Blockset块构建。

发射机子系统如下图所示。

接收子系统如下图所示。

在连续波雷达系统中,用部分发射波形作为参考来解码接收到的目标回波。从上图中,可以看到传输的波形是通过耦合器发送到接收机的,解译是通过I/Q解调器执行的。因此,通过调整射频组件的参数,可以获得更高的仿真保真度。

总结

这个例子展示了两个雷达模型,它们最初是用相控阵系统工具箱构建的,后来加入了RF Blockset的射频模型。通过将两种产品结合在一起,仿真保真度大大提高。2022世界杯八强谁会赢?

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