技術(shù)背景
近年來，隨著雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展，以低截獲概率(Low Probability Interception, LPI)雷達(dá)為代表的各種新體制雷達(dá)在戰(zhàn)場上得到了廣泛的應(yīng)用。戰(zhàn)場電磁環(huán)境變得日益復(fù)雜、信號類型變化多樣，如何通過單機(jī)實(shí)現(xiàn)超寬頻段覆蓋？ 如何克服內(nèi)存大小對場景模擬時(shí)間的限制？ 如何快速構(gòu)建復(fù)雜雷達(dá)信號環(huán)境？如何快速構(gòu)建完成雷達(dá)信號中五大常規(guī)參數(shù)：載頻(Carrier Frequency, CF)、脈沖寬度(Pulse Width, PW)、脈沖幅度(Pulse Amplitude, PA)、到達(dá)時(shí)間(Time of Arrival, TOA)和到達(dá)角(Direction of Arrival, DOA)組成的脈沖描述字(Pulse Description Word, PDW)？AnaPico 的APVSG-X系列多通道相參矢量信號發(fā)生器為您提供了解決方案！

PDW信號生成的挑戰(zhàn)
過去用于雷達(dá)PDW信號生成和測試的信號源的頻率范圍覆蓋0.5-18GHz, 近年來，頻率范圍的需求已經(jīng)擴(kuò)展為100kHz-40GHz, 這樣在一個(gè)輸出通道中就可以模擬各種不同頻段的雷達(dá)信號。
除了要求很寬的頻率范圍，電子戰(zhàn)系統(tǒng)測試用的信號源必須具有很快的頻率和幅度切換速度，這樣才能模擬工作于不同頻段，不同模式的各種類型的雷達(dá)。
雷達(dá)測試對信號產(chǎn)生的需求總結(jié)如下：

• 每秒可產(chǎn)生數(shù)以千萬計(jì)的脈沖;
• 非常大幅度捷變的范圍；
• 長時(shí)間場景的模擬；
• 自適應(yīng)模擬：根據(jù)待測電子戰(zhàn)系統(tǒng)；
• 支持脈沖描述字（PDW）以及脈沖描述字的實(shí)時(shí)傳輸；
• 支持常見的線性調(diào)頻和巴克碼調(diào)制，調(diào)制帶寬足夠?qū)挘?/li>
• 諧波，鏡像，雜散足夠小；
• 時(shí)間分辨率對產(chǎn)生精確的脈寬，脈沖重復(fù)頻率，到達(dá)時(shí)差非常重要，需要足夠小的時(shí)間分辨率；
• 切換速度：頻率捷變，幅度捷變，使用最少的信號源產(chǎn)生最大的脈沖密度;
• 模擬到達(dá)角(DOA): 需要支持多源同步；

AnaPico公司APVSG-X系列多通道相參矢量信號發(fā)生器

兩年前，AnaPico推出了單通道和多通道型號的APVSG系列矢量信號發(fā)生器（VSG）。這些產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是：

• 可輸出100kHz~40GHz的寬帶性能和500MSa/s的數(shù)據(jù)處理能力，支持400MHz瞬時(shí)信號帶寬；
• 512MSa內(nèi)部存儲器，每個(gè)樣本32位，支持順序和波形段ID選擇性回放；
• 快速頻率和幅度切換小于100ns（帶內(nèi)）和1μs（全頻帶）；
• 支持相位相干和相位相干切換以及相位記憶功能；
• 快速控制端口（FCP），用于快速調(diào)制參數(shù)設(shè)置和高達(dá)250MSa/s的數(shù)字 IQ 數(shù)據(jù)流；
• 2U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱支持4路獨(dú)立可控但具有相參關(guān)系的信號通道輸出；

上述功能組合能夠靈活地生成相位和時(shí)序精確的多通道相參雷達(dá)信號。AnaPico還開發(fā)了用戶友好且具有成本效益的軟件，以支持AnaPico多通道APVSG上的雷達(dá)信號生成。

脈沖描述字（PDW）
測試?yán)走_(dá)的工程師需要能夠生成多個(gè)脈沖流，每個(gè)脈沖支持?jǐn)?shù)十個(gè)參數(shù)，如頻率、幅度、相位、脈沖寬度、時(shí)間位置和脈沖內(nèi)調(diào)制或啁啾。表 1 總結(jié)了描述單個(gè)雷達(dá)脈沖的典型參數(shù)集，稱為脈沖描述字（PDW）。PDW描述了一部接收機(jī)看到的每個(gè)脈沖所攜帶信息的重要特征。PDW列表將完整描述雷達(dá)脈沖流。
在多發(fā)射機(jī)的環(huán)境，你可以通過去脈沖去交織技術(shù)來分離來自不同發(fā)射機(jī)的脈沖串。換句話說，可以根據(jù)不同的參數(shù)和脈沖間的一致性把脈沖描述字分組，對于重疊的脈沖基于用戶定義的優(yōu)先級來處理（例如，發(fā)生重疊時(shí)處理最強(qiáng)的信號）
多面雷達(dá)天線陣列需要額外的參數(shù)來進(jìn)行多方面面表征。對于這些陣列，解決相對相位穩(wěn)定性的通道間相位相干性變得很重要。相位相干切換（通道之間的相對相位存儲在存儲器中）和通道間時(shí)序精度也是關(guān)鍵參數(shù)。

PDW信號生成模式
AnaPico的APVSG矢量信號發(fā)生器支持兩種不同的模式來生成PDW。這些模式通過VSG內(nèi)的電路實(shí)現(xiàn)。圖 2 顯示了兩種PDW相關(guān)操作模式的框圖。

模式1：PDW序列回放
在這種模式下，可以通過以太網(wǎng)或USB通信端口將預(yù)編譯為數(shù)據(jù)格式的PDW列表上傳到APVSG內(nèi)部存儲器中。在回放過程中，每個(gè)PDW按順序?qū)崟r(shí)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的調(diào)制參數(shù)。這將產(chǎn)生調(diào)制雷達(dá)信號流，并且可以使用多通道APVSG回放精確時(shí)序的PDW序列甚至是PDW嵌套序列。

模式2：流式傳輸模式 PDW（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）
在此模式下，各個(gè)PDW通過APVSG FCP高速數(shù)據(jù)接口按順序?qū)崟r(shí)饋入APVSG內(nèi)部存儲器，以便立即回放，如模式1中所述。

APVSG主要功能和性能
為了生成近似于真實(shí)序列的雷達(dá)脈沖序列，許多特征和方面都很重要。快速切換是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。VSG 必須支持從小于1微秒到幾微秒的脈沖寬度。頻率啁啾速率受400MHz調(diào)制帶寬的限制。在1μs脈沖寬度下，可以產(chǎn)生接近400MHz/μs的線性調(diào)頻速率，并具有出色的信號質(zhì)量。
相位相干性是另一個(gè)重要功能。對于多通道VSG來說，要實(shí)現(xiàn)正確的雷達(dá)波束角規(guī)格，相位相干性成為最相關(guān)的特征。多通道的APVSG在運(yùn)行數(shù)小時(shí)內(nèi)的相位差變化在產(chǎn)生5GHz輸出信號的兩個(gè)通道之間只為0.3° RMS。
通道之間的確定性相位差對于在雷達(dá)運(yùn)行期間維持角度信息至關(guān)重要。對于給定的頻率和功率設(shè)置，通道之間的相位差不會改變，即使電源電源打開和關(guān)閉也是如此。這稱為相位相干切換，如圖 5 所示。紅色正弦信號是參考通道。藍(lán)色信號切換到不同的頻率并且存在相位偏移，但是當(dāng)兩個(gè)信號返回到相同的頻率設(shè)置時(shí)，藍(lán)色信號與紅色信號保持相同的相對相位。
多通道APVSG在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)支持精度高達(dá)+/-1ps RMS的精細(xì)延遲。這允許以精確的時(shí)序生成多個(gè)雷達(dá)信號流。VSG中的功能稱為時(shí)序精確的多通道觸發(fā)。獨(dú)特的延遲機(jī)制可實(shí)現(xiàn)這種精細(xì)的觸發(fā)延遲調(diào)整。有效分辨率是采樣時(shí)間的一小部分，通常小于1/2000。這相當(dāng)于不到1ps，硬件采樣時(shí)間為2ns。圖 6 顯示了精細(xì)延遲設(shè)置功能。

結(jié)論

AnaPico公司的APVSG多通道相參矢量信號發(fā)生器具有快速捷變、相位相干、相位相干切換和時(shí)序精確操作等特點(diǎn)。這些VSG允許用戶在雷達(dá)和電子戰(zhàn)應(yīng)用場景中輕松生成通用和真實(shí)的脈沖信號。PDW的多個(gè)列表可以從內(nèi)部存儲器或通過快速控制端口實(shí)時(shí)流盤播放。
AnaPico的APVSG矢量信號發(fā)生器主要指標(biāo)如下：