由...出版： Mi-Wave©（毫米波产品公司）
作者：  沙什·萨甘

1。 目的

本应用说明介绍了雷达目标模拟器 (RTS) 的工作原理、内部架构和集成方案。RTS 用于在受控的实验室环境中模拟雷达回波，从而无需使用物理目标或进行现场试验即可对雷达系统进行可重复的测试和验证。

它支持跨多个频段和系统类型的雷达开发，包括 CW、FMCW 和脉冲雷达架构。

2。 概观

雷达目标模拟器生成可控的雷达回波信号，以模拟真实世界目标的行为。该系统不依赖于物理对象和自由空间传播，而是利用射频信号调理和基带控制调制技术合成雷达回波。

它可以模拟：

• 目标范围行为
• 多普勒/速度效应
• 雷达散射截面（RCS）变化
• 动态和多目标场景

三、工作原理

RTS 并不会在空间中制造物理距离。相反，它通过控制以下因素来模拟雷达目标响应：

• 射频信号幅度（基于衰减的RCS建模）
• 相位特性（范围表示）
• I/Q调制（多普勒和运动行为）
• 射频路由和重传

被测雷达接收到处理后的信号，并将其解释为真实的目标回波。

4. 范围（距离）模拟

射程行为是通过以下方式以电子方式模拟的：

• 相移/延迟控制
• 衰减（信号强度变化）
• 基于I/Q的调制技术

概念图：

• 高信号强度 + 低相位延迟 → 接近目标
• 信号强度降低 + 相位延迟增大 → 远目标

这样就可以根据系统配置，在校准范围内灵活地表示目标距离。

5. 多普勒和速度模拟

利用基带I/Q控制信号产生多普勒频移。

速度控制是通过以下方式实现的：               

• I 和 Q 之间的相位差 → 决定方向（接近或远离）
• I/Q信号的频率→决定运动速度
• 时变 I/Q 曲线 → 可实现动态运动和微动效果

这样就可以模拟各种目标速度，主要受限于系统带宽和配置。

三、系统架构

典型的雷达目标模拟器由射频子系统和基带子系统协同工作组成。

6.1 射频子系统

• 天线（用于发射和接收雷达信号的共享接口）
• 环行器（输入/输出信号的定向路由）
• 衰减器（RCS 和距离模拟控制）
• 定向耦合器（信号采样和监测）
• I/Q 混频器或射频调制级（信号变换模块）

6.2 基带控制子系统

• I/Q波形发生器（AWG或基于DSP的系统）
• 场景生成软件（目标定义和运动轮廓）
• 定时和同步控制单元

7. 信号流描述

RTS 的运行可以概括如下：

1. 被测雷达向模拟器天线发射信号。
2. 信号进入环形器，并被路由到内部射频处理链。
3. 信号经过衰减阶段，分别代表目标强度和距离效应。
4. 采用 I/Q 控制调制来引入多普勒和运动特性。
5. 修改后的射频信号通过环形器和定向耦合器返回。
6. 天线将处理后的信号重新辐射到雷达接收器。
7. 耦合端口提供采样信号，用于监测和校准。

8. I 和 Q 信号的作用

I 和 Q 信号是 用于定义模拟雷达目标行为的控制输入.

它们用于控制：

• 目标速度（多普勒效应）
• 运动方向（靠近或远离）
• 相演化（范围表示）
• 动态目标行为（微动、波动、多目标场景）

关键：

I 和 Q 信号定义了模拟器中如何修改射频信号以生成所需的雷达回波特性。

9. 目标尺寸和 RCS 仿真

目标尺寸和雷达散射截面（RCS）通过衰减控制进行模拟：

• 衰减越大 → 返回信号越弱 → 目标越小或距离越远
• 衰减越低，返回信号越强，目标越大或距离越近。

这样就可以灵活地模拟不同的反射率条件。

10. 外部设备要求

雷达目标模拟器需要外部设备才能发挥全部功能：

• I/Q波形发生器（AWG或DSP系统）
• 受测雷达系统（DUT）
• 控制和场景生成软件
• 适用于工作频段的射频电缆或波导组件
• 相干雷达运行的同步和触发接口

RTS 作为硬件在环系统运行，依赖于外部波形和控制输入。

11. 功能能力

RTS 具备以下功能：

• 电子模拟目标射程行为
• 利用I/Q控制进行多普勒和速度模拟
• 接近和远离运动的生成
• 可变目标强度（RCS 模拟）
• 动态和多目标场景生成
• 可重复的实验室雷达测试

12. 典型应用

雷达目标模拟器广泛应用于：

• 雷达系统设计与验证
• FMCW和CW雷达测试
• 汽车雷达开发与校准
• 工业传感和近距离雷达测试
• 算法开发（跟踪、分类、多普勒处理）
• 生产测试和质量保证

13. 结论

雷达目标模拟器是一种混合射频和基带控制系统，它用电子合成的雷达回波代替了物理目标测试。通过将射频信号路由组件与基于I/Q的控制技术相结合，它能够跨多个雷达平台精确且可重复地模拟距离、速度和目标特性。

这显著降低了测试的复杂性，提高了可重复性，并加快了实验室和生产环境中雷达系统的开发。