2022年基于ADS的调频无线电引信系统的建模与仿真.docx

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1、精品学习资源1 绪论1.1 争论背景和意义无线电引信是通过探测目标邻近包含目标信息地电磁场而作用地一种引信1. 由于无线电引信突出地性能，人们把它和原子弹、雷达并列誉为二次大战中军事科学地三大创造2. 无线电引信地争论历来为各国所重视，成为引信技术进展地主流.军事强国地无线电引信装备比例 历来较高，并且始终在进展新地型号、争论无线电引信地小型化.较早一代地无线电引信大多数为多普勒引信，该引信是利用弹目间地相对运动而产生地 多普勒信号地幅度来测距3. 该体制引信地优点是发射和接收不需要调制与解调，发射地频谱很窄，从而使其选频、滤波、信号处理及整个引信结构简洁、体积小.这种体制引信地缺点是距离截止

2、性差、炸点散布大；此外由于发射地是单频等幅波，很简洁受到干扰.因此随着国内外对引信定距精度和抗干扰才能等方面地要求日益苛刻，这种体制地引信己经不能满意要求.随着电子工业技术地进展，各种新地引信体制不断显现，如调频测距、比相测角、脉冲回波测距和脉冲多普勒测距等都在引信中得到了应用，因而显现了多种新体制地近炸引信4. 纵观无线电引信地进展，各种体制地无线电引信都是以不同地方式实现同样地功能: 探测目标，测定弹与目标地距离，引爆弹丸等 .为了提高弹丸地杀伤效率，必需保证弹丸在正确位置起爆，因此就要求引信能够精确测距 .调频无线电引信是发射调频等幅连续波信号地系统.其发射信号地频率按调制信号地规律 变

3、化，利用回波信号与发射信号之间地频率差可确定引信与目标之间地距离.由于调频无线电引信发射信号地频率是时间地函数，在电磁波从引信到目标间地来回传播地时间内，发射信号地频率已经发生了变换，于是导致回波信号频率与发射信号地频率不同.二者地差值与引信到目标间地距离有关，测定其频率差值，便可得到引信与目标之间地距离4.由于调频无线电引信是通过测量频率差值来确定引信与目标之间地距离，而不是靠回波信号幅度来定距地，炸点地散布与目标特性无关，能够比较精确地确定弹目之间地距离.因此，与连续被多普勒体制相比，具有定距精度高、抗干扰性能好等优点，其测距误差理论上不受目标发射特性等因素地影响，且具有肯定地距离挑选才能

4、 .随着科学技术地飞跃进展，系统建模与仿真已逐步成为一种独立于理论争论、试验争论地基本科学活动.在军事科学争论和工程实践中，特殊是在导弹武器系统、军用电子系统和航天工程等地研制过程中，往往无法对所研制地系统进行试验，而需要建立一个与所研制地对象相像地模型，通过模型间接地研欢迎下载精品学习资源究系统规律、性能状态，来评判系统地品质.这种间接地试验技术就是系统仿真在军事上地应用，特殊是在各型武器系统地研制过程，系统仿真试验贯穿整个研制过程，为系统地设计和不断完善供应支持，从而大大缩减了系统地研制周期，加速了武器系统地装备速度.因此系统仿真具有经济、安全牢靠、试验周期短等特点.无线电引信系统仿真就是

5、在运算机上重现整个引信系统及其动态工作过程，通过调整引信系统地参数，使其反复运行，从而得到系统地最优性能，以实现加快引信研发周期和降低研发成本地目地 .经过系统级仿真，能够保证产品在最高层次上设计地正确性 .利用系统仿真这一手段，可以找出各参数地正确值，来保证所设计地产品获得正确地性能 .不仅如此，仍可以利用仿真对引信系统地各项性能进行评估 .由于外场模拟真实战场复杂电磁环境是特别困难地，同时也耗资庞大，外场试验地次数有限，因此难以全面反映引信系统在各种复杂环境下地性能 .而且如外场测试结果不能达到试验地要求，必需修改设计，但是反复进行外场测试和设计修改，必将使得试验周期大大延长，并造成成本上

6、地庞大铺张.所以利用运算机仿真技术地可掌握性、可重复性、无破坏性、安全性、经济性等特点与优势，对引信系统、电子对抗装备及其技术与战术运用等进行仿真与效能评估，是当前和将来无线电引信与电子对抗领域 争论中地一种重要手段.进行无线电引信系统仿真，第一必需建立无线电引信系统建模、仿真和设计一体化地开发环境，这一集成环境主要包括两大组成部分：无线电引信系统仿真软件平台和无线电引信系统模型库.本文就是挑选合适地软件平台，在该软件平台下建立完整地无线电引信系统模型库，并有针对性地对无线电引信子系统以及整个无线电引信系统进行了仿真和分析 .无线电引信子系统仿真是向下、微观地仿真，是对无线电引信系统中某一部分

7、进行具体地分析 .子系统仿真可以依据该子系统地性能指标来设计、优化其中每个元件地参数 .1.2 国内外无线电引信地进展与应用无线电引信是指利用无线电波猎取目标信息而作用地近感引信.由于无线电引信地原理大多犹如雷达，因此又称为雷达引信.依据引信地作用原理可分为多普勒式、调频式、脉冲调制式和编码式等 .无线电引信相对触发引信成倍甚至几十倍地提高杀伤成效，使各国投入了大量地人力、物力，而且把最先进地技术成就优先用于引信.无线电引信技术显现于二战时期，距今己有很久地历史.在加世纪 60 岁月之前，研制使用欢迎下载精品学习资源地主要是元件数少、结构简洁、用多普勒效应原理工作地无线电引信 .在 60 岁月

8、以后，随着无线电引信技术、无线电元件和器件地快速进展，无线电引信己向着小型化、集成化、高牢靠性、抗干扰性地方向进展 .其中地无线电调频近炸引信具有距离辨论力高、信号能量大、时带积大、接收机警敏度高、工作电压低、结构简洁等优点，因此国内外对这种体制都极为关注 4. 早期地线性调频引信技术较为复杂、成本较高、不易小型化，因此仅仅局限于导弹引信地应用 .随着集成电路、元器件等技术地进展，开创了在常规弹药上地应用 .国外对线性调频引信地争论比较早，现在应用也比较广泛，德国 DM34 调频定高引信、 DM54 调频测距引信、美国 M732E2 多挑选引信、 XM773 多用途引信等，都胜利地应用了调频体

9、制 5.近年来，随着电子技术地飞速进展以及引信定距精度和抗干扰才能诸方面要求地日益苛刻，无线电引信地争论也更加广泛.在引信体制方面，突破了传统地无线电引信体制，研制出噪声调频、伪随机码等复杂波形引信体制.国外很多先进地导弹如美国地新一代空空导弹AIM-120 、英国宇航地地对空导弹MKZ 和瑞典地新一代防空导弹BAMSE等都采纳无线电近炸引信 .我国无线电引信相比西方发达国家起步比较晚，多数是20 世纪 70 岁月开头研制， 80岁月设计定型， 90 岁月正式装备部队使用地无线电引信5.随着我国科技水平地不断提升，国内各相关科研院所开展了各种不同无线电近炸引信地探测技术和信号处理技术地争论，如

10、脉冲编码调频多普勒引信、伪随机码调相引信、频率伪随机捷变引信、噪声调频引信等，取得了肯定地成果 .1.3 本文主要工作本文对线性调频定距引信原理进行了系统分析并且进行了系统仿真，给出了线性调频定距引信地理论分析过程，并且对线性调频定距引信参数地选取进行了分析.在此基础上运用ADS 仿真软件进行线性调频定距引信射频电路设计.具体内容支配如下:第一章 :介绍了课题地争论背景，国内外无线电引信地进展历程、争论现状以及论文地主要内容 .其次章 :介绍了线性调频定距引信地工作原理，差频信号、系统误差和相关参数挑选进行了理论分析，并对调频非线性和寄生调幅这两个对定距精度影响最大地因素进行了分析，最 后通过

11、 ADS 进行了调频定距引信地系统仿真.欢迎下载精品学习资源第三章 :分析自差收发机地特点，并结合振荡理论分析了电容三点式振荡电路.第四章 :用射频设计软件 ADS 对连续三角波线性调频引信进行争论设计，对线引信各部分电路进行理论分析，并进行仿真.2 线性调频定距引信理论分析2.1 线性调频定距引信地工作原理调频无线电引信是发射调频等幅连续波信号地引信，其发射信号为调频连续波信号，信号地频率按调制信号地规律变化，利用回波信号与发射信号之间地频率差可确定引信与目标之间地距离 6. 线性调频引信地基本原理框图如图 2.1.1 所示欢迎下载精品学习资源图 2.1 线性调频引信原理框图线性调频测距系统

12、地调制信号一般为三角波和锯齿波信号7. 由于调频引信发射信号地频率是时间地函数，调频连续波引信地发射信号在一个调频周期内是线性变化地，其调频周期远远大于最大作用距离对应地回波延时.系统利用发射与接收信号频率在时间上均线性变化地特点来测定目标距离.从天线发射地调频连续波信号，遇到被测物体表面后发生反射，反射地回波信号被混频器接收，并与振荡器直接藕合过来地发射信号进行混频，在无线电波从引信 到目标间来回传播地时间内，发射信号频率已经发生了变化，于是导致回波信号频率与发射 信号频率不同 .因此在混频器上便会有差频信号输出，测得差频信号地频率后，依据差频与引信到目标间地距离关系，便可得到引信到目标之间

13、地距离.当调频系统与目标之间有相对运动时，仍可以通过测量多普勒频率获得目标速度信息.2.2 线性调频定距引信信号分析信号是线性调频定距系统传输信息地表现形式，可以看作运载信息地工具.因此在争论调频系统之前，第一对调频系统地信号做必要地分析.对调频系统信号进行分析地基本方法有频 谱法、时间 -频率曲线法、相量法 4. 对中等频偏地调频连续波雷达来说，相位矢量法或许是最有效地方法，但是对于线性调频引信常常采纳地前两种方法.这里主要采纳时间-频率曲线法分析调频系统信号.由于本文线性调频调制信号采纳三角波调频，因此本文主要对三角波调频时地信号进行分析，通过理论推导得出差频信号与距离地关系表达式.欢迎下

14、载精品学习资源图 2.2 三角波调频信号时间 -频率曲线图三角波线性调频信号地瞬时时间-频率曲线如图 2.2 所示8 ，参数意义如下 : 起始频率 最大调制频偏 中心频率 三角波调制信号周期 发射信号与回波信号之间地推迟时间 发射信号频率回波信号频率设发射信号频率为0 Vr ，发射信号与回波信号经过非线性器件地混频后，产生直流项、有用地低阶项和更多高阶项.一般只有低阶项才是有用信号，用三角函数积化和差公式可得 :2.11其中，相位和项将作为高频重量被滤除，相位差项中包含了距离信息，下面只对上式进行争论，争论它地频谱特性.在第 n 个扫频区间里，相位差项有两种表达方式，即我们前面分析中提到地规章

15、区和不规章区，由于不规章区间内没有距离信息，同时，在实际应用中，很小，分布在这段时间上地信号频谱很小，对整个差频频谱分布地影响可以忽视不计，所以只考虑规章区 .分段争论规章区内相位差:a) 当-时:， 2.12b) 当:时:2.13由于调制信号是周期性地，所以相位差也是周期性地，从地表达式可以看出，是矩形调幅串序列 .波形如下图所示 10:欢迎下载精品学习资源图 2.3 差频规章区时域图现在求上式 2.11 地傅立叶变换，这时只需先求出一个周期地傅立叶级数即可.在一个周期内，2.14其中， 2.15当 时，把 ft 绽开得到：2.16依据傅立叶变换地时延特性和频移特性，设:2.17可以求得：2

16、.18把带入式 2.2.18 ，得到 :2.19欢迎下载精品学习资源同理 ,ft 在区间地傅里叶级数为：2.20这样周期矩形调幅串序列地傅立叶变换为:2.21其中、在频率轴地负端，是物理不行实现地，而、，在频率轴地正端，是物理可实现地 .因此只考虑、地性质 .下图是、地频谱 .图 2.4 差频信号频谱 正频谱 经过分析可以地出以下结论:1 周期调频测距中得到地差频信号，其频谱是离散地. 谱线之间地间隔是， 也就是与调制周期有关.越大，谱线间隔越小 .2 各谱线地幅值按包络线地规律变化，当时，谱线地包络为极大值，当（m=1,2,）时，谱线地包络经过零点.3 差频信号包含无穷多地谱线，可以分解成无

17、穷多地频率重量，但大部分频率重量集中在第一个零点之内.由表达式可以得出，主瓣地宽度是由 ，也就是调制周期打算地 我们忽视了地影响 .越大，宽度越窄，谱线更密，差频信号地能量也更加集中.2.2.3 相对运动、多普勒信号对差频地影响欢迎下载精品学习资源当引信和目标之间有相对运动时，弹目间地距离在不断变化，差频频谱分布应有所地变化，这时推迟时间是时变函数 :2.22R 弹目间地距离C 自由空间地光速 弹目间地相对径向运动速度，通常情形下此时，差频频谱包络地极值点对应地值可以由上述地对时间t 地微分得到 .差频频谱包络地极值点所对应地频率值为：当,当:,其中、为射频地时角频率，2.23从以上两式可以看

18、出:差频信号地包络极值点随着弹目相对运动而移动地，并且这一频移与射频角频率有关 .在工程应用上，由于弹目速度较低，所引起地影响相对于来说很小， 可以将其频谱分布近似看作弹目相对静止时地频谱分布在做缓慢地移动.以下两图为弹目相对运动时，差频信号频谱在频率轴上包络地移动示意图:图 2.5a时，频谱包络地移动方向欢迎下载精品学习资源图 2.5b时，频谱包络地移动方向图中实线表示弹目相对静止时地频谱包络，虚线表示弹目具有相对运动时地频谱包络.表示弹目相互接近，反之表示弹目背离而去.弹目有相对运动就会产生多普勒频移:2.24 发射频率波长在这种情形下，有两种现象存在71 在三角波地正半周，随着弹目距离地

19、接近，回波信号地滞后时间减小，回波频率接近于发射信号频率，这时差频等于距离差频和多普勒频率之差.2 在三角波地负半周，情形正好相反，差频等于距离差频与多普勒频率之和.而且当引信以不同地速度接近目标时，也有两种情形值得留意，设静止时差频频率为:1 引信低速接近目标时，差频由两个频率组成:和，其中相位会发生翻转 .2 引信高速接近目标时，差频由两个频率组成:和，其中相位不会发生翻转 .对于实际中地应用来说，一般只考虑第一种情形.同样从这里可以看出，在一个调制周期里三角波调制信号会显现两个不同频率地差频信号，这给低频信号处理电路带来了肯定地难度，使得带通滤波器地截止频率不好挑选，这是三角波调频体制地

20、缺陷之一.欢迎下载精品学习资源2.3 三角波线性调频信号参数挑选及测距误差分析经过前面地分析，已经打算挑选三角波线性调制地信号，下面将对该信号地具体参数地 挑选给出大致地标准.通过对三角波调频连续波差频信号地时域分析，得出差频信号频率与距离地关系式 :2.25从上式中可以看出:在调制参数和肯定条件下，差频与距离 R 成正比 .但是，调制频偏和调制周期 Tm 不是相互独立地，因而不能任意挑选，对调频连续波探测系统参数地选择将受到很多限制 .同时对探测系统产生地误差进行分析，对系统主要参数地挑选有所帮忙 .2.3.1 三角波线性调频信号主要参数地挑选（ 1发射频率 地挑选发射频率儿地挑选主要依据波

21、段特点，天线形式与性能，部件形式、结构、体积重量等需求，仍有目标特性，系统功能与性能、测距精度等因素来打算，另外成本和应用场合也是重要因素 .另外，从工程地角度来说，发射频率也打算了获得最大频偏地才能，发射频率越高，调制灵敏度就越大，最大频偏可以较高，但稳固度也随之降低 .寄生调幅信号地幅度是与引信地相对工作频偏成正比地，对于固定地调制频偏 ，发射频率 越高，相对频偏越小， 为了减小寄生调幅信号，中心工作频率不能太低，一般来说相对频偏在 3%-5% 左右 .综合考虑以上因素，结合 FMCW 信号地特性来挑选发射频率.（ 2调频频偏 地挑选频偏 地挑选主要考虑以下几个方面 :(a) 要减小固定误

22、差依据前面对差频信号地分析，差频地频谱是离散地，只具有频率间隔为调制频率整数倍地谱线 .因而在大多数情形下，用调频信号测量距离不是连续地，而是离散地，此离散性引起与距离无关地误差，常称这种误差为固定误差.在测量较远地距离时，固定误差地相对值一般地说很小，没有什么实际意义.但随距离地减小，固定误差地相对值就可能达到百分之几十，而在探测系统条件下，测量距离地离散性就变得与系统目标相互作用距离欢迎下载精品学习资源本身可以比拟了 .这样，就有可能显现在测量距离内无法测定而漏过目标地危急.因此，就要对信号及其参数加以挑选.固定误差地大小等于频率为nfm 和n+lfm 时所对应地距离之差 .把 =nfm

23、和=n+lfm 分别代入上面地距离公式中，所对应地固定误差为7:2.26由上式可看出，固定误差与调制频偏成反比 .=1MHZ 时，=150m ；当取=10MHZ时，=15m. 此时也验证了探测系统地最小作用距离与系统固定误差是基本一样地 .(b) 在系统答应地条件下适当增大系统频偏由上面地运算可知，为减小固定误差，期望增大系统频偏.对于实际地调频探测系统，增大频偏将受到多方面因素地限制.一般在工程实现时，取,否就非线性等问题将 特别突出，将严峻影响测距精度.另外，天线、混频器等主要部件地带宽也将限制地提高 . 随着科技地进展，新地技术将不断显现，能够很好地解决非线性等问题，较大范畴地频偏将会实

24、现 .(c) 差频频率正好落在调制频率地偶次谐波点上使差频频率正好落在调制频率地偶次谐波点上是我们挑选地最优方案之一，这样可以躲开调制信号所造成地测距影响.(3) 调制频率地挑选调制频率地挑选也是系统设计一个重要参数，主要考虑以下几个方面: a要尽量减小差频不规章区间产生地影响前面我们已经做了一些争论，由于差频频率存在不规章区，导致差频信号具有很多谐波重量和离散地频谱，从而影响利用差频公式测距地精确度.只有无限增大调制周期，并使时，才可使差频信号对于任何距离均为单一频率，而且此频率可随距离连续地变化.因此在挑选调制频率时应尽量使不规章区在一个调制周期内占较小地比例，即:,欢迎下载精品学习资源式

25、中 n 为常数且 n10 ，将代入上式可得 :2.27由于调频引信对距离要求有限，假设作用距离=15m， n=100，就. b排除非单值所产生地距离模糊在周期性调制地情形下，差频公式仍不能单值地确定系统到目标间地距离.由上面差频信号地时域分析可知，在推迟时间为、 T+、2T+、 nT+时我们不能区分所对应地距离， 也就是说，在相差距离为从=CT 值和 n时，所对应地差频值都是相同地，因此产生了距离模糊 .为了排除距离模糊，在挑选调制频率时，应使调制周期足够大，一个调制周期所对应地距离大于可能测得地距离变化范畴.设系统能够测出地距离变化范畴为,就:或2.28对比式 2.27 和式 2.28 可知

26、，二者是基本一样地，满意式2.28 基本能满意式 2.27 ，同样满意式 2.27 也能满意式 2.28. 因此减小差频不规章区与排除非单值所产生地距离模糊考虑一种情形即可 .(c) 减小多普勒效应地影响在前面已经争论了当系统与目标间有相对运动时，由于推迟时间地变化及多普勒效应地存在，使差频信号地频谱发生变化，特殊是多普勒频率地显现，将给信号处理造成困难并引起测距误差 .因此，应当使差频频率尽量与多普勒频率相差较远，即.由于,而,就有以下关系式 :2.29(d) 差频频率正好落在调制频率地偶次谐波点上合理地挑选调制频率，可以帮忙挑选合适地频偏，以使差频频率正好落在调制频率地偶次谐波点上 .欢迎

27、下载精品学习资源2.3.2 测距误差分析测距误差主要由五个因素引起:1 、系统固定误差； 2、多普勒频率影响；3、寄生调幅； 4、测频电路地测频方法.l 系统固定误差由前面争论得知，当调制波形采纳锯齿波这种调频信号时，差频频率在不规章区外与测量距离 R 有较好地线性关系，系统地固定误差为:2.30由上式可见增大调频频偏，可减小固定误差 .因此在兼顾其它因素地情形下尽可能取较大地调频频偏 .(2) 多普勒频率产生地测距误差当弹目具有相对运动时，在一个调制周期内会显现两个频率不同地差频信号，在频域里面，导致差频信号地相位差不再是周期函数，其频谱由离散变成连续分布，引起定居误差 .(3) 寄生调幅引

28、起地测距误差寄生调幅在调频振荡源中几乎是不行防止地. 它带来地后果就是在无回波地信号地情形下，引信输出端也有频率为调制信号基频及其各次谐波组成地信号输出，导致引信误动作.而在有回波地情形下会对有用信号进行干扰.(4) 测频电路地测频方法引起地测距误差测频电路地方式有多种，应依据具体电路进行估算 .例如，采纳数字差频检测电路时，计数脉冲为整数 .当计数脉冲为非整数时，将产生测频误差 .而在电路中，通过取样掌握器、调剂归零电路地置零时间、掌握延时器地延时和选频开启时间措施，可大大降低这种测频误差引起地系统测距误差 .2.4 利用 ADS 对线性调频引信前端进行仿真2.4.1 ADS 仿真软件简介欢

29、迎下载精品学习资源在以往地系统仿真中，用地较多地有 SPW 软件和 Simulink 软件 .在这两种软件平台下， 都有人进行二次开发，对无线电引信模型库进行建立、扩充和系统仿真 .所建立地模型库具有通用性强，结构较简洁，使用敏捷和便利扩充，贴近实际情形等优点，采纳这些模块，用户可以任意搭建不同体制地无线电引信仿真系统.虽然前人在这方面做了大量工作，但由于软件平台地限制，仍有一些不足.比如说我们在进行系统仿真时，关怀地是整个系统地性能，包括前端地射频电路部分，而SPW 软件和Simulink软件都不便利做射频电路部分仿真，无法对射频部分由于模拟器件地非线性对系统地影响进行分析；而且在信号处理过

30、程中，有些地方需要进行矩阵运算，并且整批地传输数据.SPW 软件中进行矩阵运算比较困难，而Simulink 软件基于时间流仿真在进行整批数据传输时仍存在一些弊端 .因此，很有必要在其他仿真软件上做一些尝试，克服以上软件地不足，更好地进行仿真 .ADS 软件是 Agilent 公司推出地一款功能强大地电路和系统分析软件，它集成多种仿真软件地优点，仿真手段丰富多样，可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、高频与低频、噪声等多种仿真分析手段，范畴涵盖小至元器件，大到系统级地仿真分析设计；ADS 能够同时仿真射频（ RF）、模拟（ Analog ）、数字信号处理（ DSP）电路，并可对数字电路

31、和模拟电路地混合电路进行协同仿真 .由于其强大地功能， ADS 软件很快成为全球内业界流行地 EDA 设计工具 .ADSAdvaneedDesignSystem 是美国 Agilent 公司推出地电路和系统分析软件，它集成多种仿真软件地优点，仿真手段丰富多样，可实现包括时域和频域，数字与模拟，线性与非线性，高频与低频，噪声等多种仿真分析手段，范畴涵盖小至元器件，大到系统级地仿真分析设计； ADS 能够同时仿真射频RF ，模拟，数字信号处理DSP电路，并可对数字电路和模拟 电路地混合电路进行协同仿真.由于其强大地功能，很快成为全球内业界流行地EDA 设计工具10.ADS 在射频、模拟电路设计中地

32、常用地仿真器有AC 仿真、 DC 仿真、 S 参数仿真、瞬态仿真、谐波平稳仿真、包络仿真等.在利用 ADS 进行线性调频引信前端系统仿真时主要利用瞬态仿真器 .ADS 为用户供应了丰富地模型库和便利地分析工具.这些模型库可以充分发挥其功能和特长，防止了系统设计所需大量功能单元模型和仿真工具软件地重复开发，并可以将软件资源与争论人员地设计体会充分结合起来.ADS 软件与上述 SPW 软件和 Simulink 软件平台相比具欢迎下载精品学习资源有着不行多得地优点，这些优点主要包括以下几个方面：1） ADS 软件既支持模拟电路/射频（ RF）仿真，又可以做数字信号处理地仿真，仍可以实现射频电路和数字

33、信号处理联合仿真.2） ADS 和其它仿真软件，例如MA TLAB有友好地接口，必要时可以进行联合仿真.3） ADS 供应了特地地仪器库，可以和Agilent 公司仪器相连，进行半实物仿真.4） ADS 支持用户自定义模块，用户可以依据自身需要很便利地进行仿真模型库地开发， 开发好地模型库可以打包以便安装到其它运算机.鉴于其在射频仿真及数据流仿真方面地这些优势，我们采纳 ADS 软件进行无线电引信系统建模与仿真，并且分析系统性能.ADS 软件平台下地仿真可以分为两类：射频模拟仿真RF/Analog 、数字信号处理仿真（ DSP） .这两类仿真拥有不同地模型库和仿真器，射频模拟仿真主要用于电路设

34、计，其仿真器包括直流仿真器（ DC ）、沟通仿真器（ AC ）、谐波平稳仿真器（HB ）、 S 参数仿真器（ S_Param）、包络仿真器（Envelope）、瞬态仿真器（ Transient）等，可以依据仿真需要挑选不同地仿真器 .数字信号处理仿真用于数字部分仿真，其仿真器为数据流仿真器（DF ），数据流仿真器可以实现RF/Analog 与 DSP 联合仿真 .2.4.2 利用 ADS 进行系统仿真依据前面地分析可知，探测距离R 与差频地关系式，主要由调制频偏和调制周期打算，与系统中心频率无关.因此为便于仿真，设定系统仿真载频为，调制频偏=50MHZ ，调制频率=100KHZ. 在 ADS

35、中搭建系统原理图，并对各个部分地参数进行设定 .系统仿真时调制信号掌握VCO 产生线性调频信号，并且加入寄生调幅来模拟实际地线性调频信号；利用延时器来模拟回波信号与发射信号经过地时间差，探测距离越远就对应地延时时间越长，同时经过衰减器对回波信号地幅度进行衰减来模拟实际地回波信号，探测距离越远就回波信号地幅度越小，即衰减器地衰减分贝数越大.在 ADS 中搭建地仿真原理图如图 2.6 所示.欢迎下载精品学习资源图 2.6 ADS 系统仿真原理图上图中 Voutl 输出为调制信号波形；Vout6 输出为 VCO 调频信号波形； Vout3 为拟回波信号:Vout4 输出为混频后信号； Vout5 输

36、出为经过滤波后地差频信号.设定延时器地时间可以模拟不同距离时地回波信号，延时时间越长就探测距离越远.分别设定延时时间为20ns， 40ns， 60ns，就依据 S=Ct/2 可以算出探测地距离分别为3m、6m、9m，仿真后地波形图如图2.4.2.2、图 2.4.2.3 和图 2.4.2.4 所示.at=2Ons 时地差频信号bt=20ns 时地差频信号频谱图 2.7 探测距离为 3m 时地差频信号由仿真结果可以看出，当探测距离为3m 时 200KHz 信号幅度最大；当探测距离为6m 时400KHz 信号幅度最大；当探测距离为gm 时 60OKHz 信号幅度最大 .但是由于回波信号幅度随距离地增

37、大而减小，因此在实际地信号处理电路中需要考虑对差频加增幅信号，然后利用差频信号各次谐波地幅度关系进行测距.欢迎下载精品学习资源at=40ns 时地差频信号bt=40ns 时地差频信号频谱图图 2.8 探测距离为 6m 时地差频信号at=60ns 时地差频信号bt=60ns 时地差频信号频谱图图 2.9 探测距离为 9m 时地差频信号对仿真地结果进行分析，可以得出以下结论:l 差频信号在时域是连续地，并且存在不规章区域.(2) 差频信号地频域是离散地，并且差频地频谱重量是调制信号频率地整数倍.(3) 当探测距离由近及远时，差频信号频谱幅度地最大值所对应地频率由低次谐波向高次谐波变化 .2.5 本

38、章小结本章介绍了线性调频定距引信地工作原理，并对三角波线性调频信号及其差频信号在时域与频域地理论进行了理论分析，得出了探测距离R 与差频地关系式，给出了三角波线性调频信号地参数挑选地标准及其具体参数.并对测距误差产生地缘由进行了定性与定量争论.欢迎下载精品学习资源3 自差收发机工作原理及振荡电路分析3.1 自差收发机原理自差收发机是一个自激振荡器，在接收时是一个非自治地振荡系统.由于自差收发体制具有线路简洁，结构紧凑，只需一个天线没有收发天线隔离问题，因此特殊适用于主动型无线电引信等对体积、重量要求比较苛刻地近程目标探测装置中.无线电引信自差收发机是由同一个电路和同一副天线同时完成无线电信号发

39、射和接收地系统；无线电引信自差收发机电路，实质上是一个带有收发天线和检波电路地LC 电容三点式自激振荡器，其核心部分就是工作在高频大信号非线性状态地晶体管.作为振荡源来说，自差收发机地电路形式和一般地振荡器没有什么不同.不同地是自差收发机与天线地祸合很紧，并带有检波或混频电路.检波与混频电路可以特地设置，如二极管混 频电路，也可以利用振荡晶体管本身地非线性进行混频或检波.在争论晶体管自差收发机地高频等效电路时，把晶体管地分布参数作为晶体管地外接回路元件来处理，就晶体管可用一个高频特性和低频特性完全一样地抱负晶体管来代替.它地这些分布参数和自差收发机地外接元件一起.成了自差收发机地振荡回路.如图 3.1 所示，图中 L、Cr、 r 支路是天线等效电路，Lc 、Lb、 Le 为各极地引线电感， rbb 为基极电阻， Ce 为发射极扩散电容， Cc 是集电极地电容， Rc 是集电极相应地体电阻.欢迎下载精品学习资源图 3.1 振荡回路 图 3.2 加上回波信号地电路