随着雷达技术的迅速发展，现代雷达系统日益复杂、功能多样，使得系统各部分调试工作的难度加大。由于外场进行雷达检测的技术难度大、成本也高，目前国内外普遍采用雷达目标模拟技术实现雷达多种性能的检测^[1]。这对降低雷达研制成本、缩短研制周期、提高性能指标都有积极的作用。
　　本文提出一种采用DSP作为主控部件的某型雷达目标模拟器设计方案。根据雷达调试、性能评估的要求，主控DSP通过串口" title="串口">串口接收计算机传来的目标信息和雷达参数等数据，进行运算后实时地产生雷达视频信号，同时，还可通过控制DDS器件输出一路射频多普勒频移信号。本方案选用美国TI(Texas Instrument)公司的数字信号处理器(DSP)TMS320VC5409(以下简称C5409)作为主控芯片。该芯片具有高速的数据处理能力，适用于实时高速数据运算，目前在无线通信、雷达等众多领域中得到了广泛的应用。本文重点介绍DSP在该模拟器软硬件设计中的应用。
1 雷达目标模拟器的系统构成
　　某型雷达目标模拟器的结构如图1所示。

　　该系统主要由上位计算机(PC机)、串/并转换模块、DSP模块、DDS直接频率合成器和D/A" title="D/A">D/A转换器等部分构成。计算机负责设置模拟器的输出通道和回波信号的频率变化范围，根据不同的频率范围进行仿真运算，并将得到的数据储存起来，以供DSP实时调用。可编程逻辑器件EPLD主要完成对DSP总线的读写逻辑控制，并产生串口及DDS的读写控制信号。
　　在低频信号输出模式下，DSP通过串/并转换模块接收来自计算机的设置参数进行仿真运算，并将得到的大量回波采样数值按照一定的时序输出给D/A转换器，再经滤波后得到模拟的低频信号；在射频信号输出模式下，DSP调用计算机中存储的数据控制直接频率合成器(DDS)，并向DDS写频率控制字" title="控制字">控制字，DDS输出的信号经频谱搬移后便得到要输出的射频信号。
2 硬件电路设计
　　C5409数字信号处理器尽管能达到较高的数字信号处理速度, 但是它没有通用异步接收发送设备( UART) 接口，只有多通道缓冲串口(MCBSP)。而通过对MCBSP进行软件编程实现DSP与计算机的串行通信" title="串行通信">串行通信，在设计和编程实现上都比较复杂，会占用大量的系统资源，影响DSP的实时运算性能。
　　在本模拟器的设计方案中，采用专门的异步通信芯片TL16C550C扩展C5409的串口，用以实现DSP与计算机之机高速、可靠的串行通信，电路如图2所示。该异步通信芯片外接1.8432MHz的晶体作为基准时钟频率，其片选信号16C550_CS、复位信号16C550_RST、读信号/RD、写信号/ WR均由可编程逻辑器件EPLD译码给出。

　　本模拟器选用的直接频率合成器为A/D公司的AD9852。利用DSP控制AD9852可以产生一个频率分辨率高、转换速度快、频率和相位均可编程控制的正弦波。C5409与AD9852的硬件接口电路如图3所示。AD9852采用并行数据输入方式，没有片选信号，其写信号、读信号以及复位信号都由EPLD产生。AD9852 的频率更新标志UPDATE信号由DSP的通用I/O引脚XF产生。

3 DSP的软件设计
　　雷达目标模拟器的DSP软件采用C语言编程，主要包括以下部分：串行通信模块、低频信号输出模块以及射频信号输出模块。
　　在串行通信中，首先应对TL16C550C进行初始化。初始化的主要任务是设置串行通信数据的数据位、停止位、奇偶校验位等。这些设置由DSP写TL16C550C的内部寄存器来实现^[3]。本模拟器的串口采用1.8432MHz的晶体振荡器,波特率设置为38400，通信格式为：8位数据位, 1位停止位，无校验。系统采用查询的工作方式。
　　根据系统要求，低频输出信号是非线性调频信号，其输出频率经N×2π相位由f_s变化到f_e，再经N×2π相位由f_e变化到f_s，每2π相位内频率不变，且每隔2π相位频率变化是线性的(幅度线性先增后减)，如图5所示。因此采用基于存储器直读法的波形合成技术，通过DSP把理想的信号波形进行采样、量化，而后在内部存储器中存储起来。在系统工作时，按一定的时序输出内部存储器中存储的数值，并经D/A转换将其转换为调频模拟信号。
　　具体实现的方法是：由于每隔2π相位频率变化是线性的，因此可以算出每2π相位内的频率f_n及周期T_n。在0～2π范围内以采样率f进行采样，得出每2π相位内的采样点数f/f_n。由此可以算出每个采样点的值为：

　　将每点的采样值与该点的幅度值相乘就可以得到要输出点的值。最后将该数值量化，以便于输出到D/A转换器。由于数据量比较大，在DSP内部分配一段空间专门用来存储量化后的数值。利用DSP内部软件可编程定时器，将定时时间定为采样周期，每隔一采样周期向D/A转换器输出一个点，就可以得到所要求的模拟正弦信号。
　　模拟器采用DDS技术和频谱搬移法^[4]，在输出端产生一个与输入信号相参并具有一定多普勒频移的射频信号。DDS采用并行的输入方式，并工作在单频的模式下。在此模式下，DDS输出频率是通过DSP向DDS写48位的频率控制字来实现的。
　　在射频信号输出模式下，DSP首先通过计算机串口接收大量频率数据存储到内部RAM中，并对DDS复位；然后初始化DDS，向DDS写入频率控制字。DDS软件流程图如图4所示。值得注意的是，在写入DDS的频率控制字后应该等待一个时间间隔，再让DDS输出该频点波形。这个时间间隔就是上一个频点波形输出所需要的时间。

4 系统联调
　　整个调试过程是通过仿真器在CCS2.0集成开发环境中进行的, 最终生成的可执行代码固化在EPROM中。输出的射频信号能满足某雷达引信联调试验的要求。图5为示波器上显示的模拟器输出低频信号波形图。经测量该信号完全达到试验的要求。

　　雷达目标模拟器在雷达信号处理机中起着关键作用,而采用性价比较高的TMS320VC5409芯片使得模拟器能够灵活、方便地产生所需的各种数字信息和触发信号。本文着重论述了该DSP芯片在系统数据交换和多普勒频率输出控制中的功用。该模拟器在对某型雷达处理机的调试中取得了良好的效果,同时也证明了设计的正确性。