雷達模擬
正文
在雷達系統及其環境的模型上進行的試驗。在雷達研究、設計、製造、操作訓練和使用過程中常常需要進行試驗，若用真實雷達在真實環境中進行試驗既不經濟靈活，也不易控制和重複進行，而且在新雷達製成之前無法試驗。但是，模擬試驗不可能像真實試驗那樣逼真。一般地說，模型越準確精細，模擬結果越真實，但成本也越高。早期比較簡單的雷達信號模擬器，只是從外部功能上粗略地給出目標和干擾的模擬信號，供操作訓練或雷達測試用。從70年代開始，雷達技術的發展和數字計算機技術的套用，導致雷達模擬技術的進步。使用數字計算機才有可能對雷達系統及其環境中複雜的信號變換過程進行比較逼真的模擬。雷達模擬已在雷達理論研究、方案論證、參數選擇、性能預測、產品鑑定、操作訓練和以雷達為子系統的大系統性能評定等方面得到了廣泛套用。雷達模擬採用的設備已由早期完全模擬式發展到以數字式設備占主要地位。通用計算機在雷達模擬中得到廣泛使用，因為它靈活、方便、費用低，但一般無法滿足實時要求。在需要提高模擬速度時則需採用專用計算機和專用數字式設備。在需要輸出模擬式信號的場合，模擬式設備則仍不可少。
雷達模擬有功能模擬和信號模擬兩種基本方法。
功能模擬 根據已知的雷達輸出統計特性，在數字計算機上進行統計試驗，以複製雷達輸出過程，如進行雷達檢測功能的模擬。這時，事先根據目標環境與雷達的交會幾何關係，按雷達距離方程計算出信號和干擾的平均功率，再結合目標和干擾的統計特性計算出雷達的檢測機率PD和虛警機率PF。進行模擬試驗時,在數字計算機上產生在(0,1)區間均勻分布的隨機數u。每產生一個u值，就同已經算出的PD(或PF)值做一次比較。如果u≤PD(或PF),就規定試驗結果為發現目標；如果u＞PD(或PF),就規定為未發現目標。這樣,試驗結果便構成一份雷達檢測報告。這種模擬實現起來比較簡單，但它只能模擬雷達的外部功能特性，不能模擬雷達內部的信號變換過程，因而用途有限。在以雷達為子系統的大系統模擬中和供操作訓練用的動態目標情景實時模擬中，採用功能模擬特別適宜。
信號模擬 複製雷達系統及其環境中的信號變換過程，包括雷達信號的發射、在空間的傳播、經反射體的反射和在接收機內的處理過程。雷達信號模擬所用設備主要是數字式和數-模混合式的,而單純模擬式用得較少。
① 數字式模擬：數字式雷達信號模擬，一般是在通用計算機上用軟體建立雷達系統及其環境的模型並複製信號變換過程。小範圍問題，如論證一個信號處理方案，模擬起來比較簡單。大範圍問題，如模擬整個雷達系統的工作性能，則比較複雜一些。首先，根據模擬的具體要求建立適當的雷達環境模型，然後把代表目標和雜波源的點散射體從實際空間坐標變換到雷達空間坐標，把處於同一分辨單元內的點散射體集合為一點，計算它造成的接收平均功率。再按選定的統計特性引入隨機序列，反映信號振幅和相位的起伏，得到雷達環境對理想無限窄發射脈衝的回響，把得到的理想復視頻信號與雷達的點目標回響卷積，得到接收機線性部分輸出端的復視頻信號。再仿照雷達中的實際算法,模擬限幅、模-數轉換、檢波等非線性處理，以及檢波後的信號處理和數據處理過程。在通用計算機上進行雷達信號模擬的優點是靈活和經濟，但一般是非實時的。然而，這並不妨礙它用在雷達研製階段。為了提高模擬速度，需要採用專用計算機和專用數字式設備。
② 數-模混合式模擬：數-模混合式雷達信號模擬，能與雷達發射機觸發脈衝同步實時地產生比較逼真的具有實際編碼和波形的雷達信號，供真實雷達處理。在這種模擬中，通用計算機的任務是根據選定的環境模型脫機運算建立目標和雜波環境資料庫。另外，靠專用小型計算機進行在線上處理，用專用數字式和模擬式設備產生實時的模擬信號。模擬信號的頻率可以是視頻、中頻或射頻。這種模擬也可以模擬雷達的射頻電磁環境。數-模混合式的雷達信號模擬同單純數字式的相比，能提供高逼真度的實時信號，但成本高，主要用於不具備完全數字式模擬條件和需要實時而逼真的模擬信號的雷達系統性能評定與操作訓練中。
雷達模擬技術發展中的一個基本問題，是模擬的逼真性與經濟性之間的矛盾。隨著這個矛盾的解決，雷達模擬在現代雷達技術領域中將獲得更廣泛的套用。
