實驗內容:SystemVue軟件環境及使用操作簡介實驗一：PD雷達系統仿真的建立實驗二：信號下載，產生真實信號總結Mar.20141第一頁，共51頁。SystemVue基本使用…Workspace=工作環境文件.

Design=元件–模型–公式–數學語言等的集合Sink(s)=在設計的節點上收集數據的元件.Analysis=仿真控制器或者發出運行計算指令.Dataset=

分析結果(數據結果的索引和值)Display=以圖形或者圖表形式顯示結果.SystemVue的基本要素:DesignAnalysisDatasetSinkDisplay啟動SystemVue…Mar.20142第二頁，共51頁。啟動SystemVue缺省的安裝目錄結構:……Trytheshortvideodemonstrationswhenyouhavetime.勾選旁的不打開歡迎頁面選項避免每次打開此頁SystemVue啟動歡迎頁面點擊

Close進入起始頁面StartPageMar.20143第三頁，共51頁。起始頁面(GettingStartedDialog)與歡迎頁面相同的視頻教程SystemVue建立的缺省用戶工作區(workspaces)目錄：點擊

StartPage圖標可以隨時回到起始頁面點擊

Cancel

打開空白的工作區…Cancel=打開空白工作區OK=打開缺省DataFlow模板工作區SystemVue起始頁面.Mar.20144第四頁，共51頁。空白工作區工作區的名字就是Blank--直到對工作區進行存儲時進行命名PartSelector(元件選擇欄)：從元件庫中選擇元件插入到原理圖中…Designs:目錄下包含原理圖(Design1)以及仿真分析控制器

(Design1Analysis).注:仿真控制器的名字后的括號中(Design1)指明了相對應的原理圖(Design1).可以試著更改工作區的名字，或者在工作區目錄樹中增加其它的元件在起始頁面，也可以選擇打開

RF

或者

DataFlowtemplate…(射頻或數據流模板)在這里進行原理圖設計Mar.20145第五頁，共51頁。RFArchitectureTemplate

工作區配置為進行射頻設計和分析.

可以使用RFDesign元件修改原理圖設計.

工作區中包含了分析以及圖表RFDesignLibrary:PartSelector中的RFdesign庫中包含射頻設計可以使用的元件，在原理圖中不能與基帶算法元件混用注:RFArchitectureanalysis(射頻架構分析)使用Spectrasys仿真器DataFlowtemplate…Mar.20146第六頁，共51頁。DataFlowTemplate

工作區配置為基帶設計和分析

使用算法模型庫以及其它庫，包括自己的代碼.

已經加入了分析元件以及曲線.Examples…Mar.20147第七頁，共51頁。軟件自帶的例子…點擊OpenExamples按鈕，會自動跳入例子目錄回到StartPage例子目錄是只讀屬性.如果做了更改，需要保存到其它目錄中或者拷貝到其它目錄中Mar.20148第八頁，共51頁。常用菜單和命令當某個窗口激活時，在工具條上就的圖標就會被激活用戶界面使用:

圖標對應操作命令.

并不是所有的命令都有圖標.

鼠標右鍵點擊物體就會出現命令當鼠標停留在圖標按鈕上時顯示幫助信息和快捷鍵組織窗口布局原理圖圖標幫助信息繪圖圖標

Mar.20149第九頁，共51頁。工作區控制在工作區最頂層(工作區名字處)鼠標右鍵點擊可以添加項目或者在目錄的地方鼠標右鍵點擊也可以添加項目鼠標右鍵點擊目錄或者項目，就會出現菜單在工作區目錄樹中可以拷貝/粘貼各種項目：設計、分析、圖表、公式和目錄等等鼠標右鍵點擊設計圖標可以為設計加入新的欄目…如果公式中有錯誤，會出現錯誤信息Mar.201410第十頁，共51頁。原理圖輸入:DataFlow設計滑動面板FilterBy:輸入字符，然后再點擊Go，尋找元件雙擊元件–對元件進行編輯，修改名稱，元件參數等等.一個設計至于需要一個可用以仿真的模型符號設計中必須包含一個Sink元件收集數據注：Sink元件的快捷鍵是S!

捕捉元件管腳或者使用線連接元件

移動元件時，連線也移動.

按下

Alt

按鍵可以解開元件Mar.201411第十一頁，共51頁。設置DataFlow仿真分析使用缺省設置或者輸入名字.Design=原理圖.Dataset=數據集名稱根據設計需要設置時間和采樣參數仿真運行后會自動創建數據集(Dataset)!所有的數值(除了StartTime)都是聯動的.比如，更改TimeSpacing值時，其它數值也會跟著變化.Mar.201412第十二頁，共51頁。運行仿真分析或者點擊右鍵:here:Datasets和圖表紅色字體

紅色的文本顏色表面發生過一些變化—原理圖參數，仿真分析設置等等—也許數據還是有效的有幾種方法可以運行仿真:…在仿真分析窗口點擊:或者點擊主窗口上的圖標:或者使用Tune窗口，選擇分析并調諧變量(與運行仿真功能相同):Mar.201413第十三頁，共51頁。Datasets(數據集)…運行仿真，會自動建立Dataset:dataset中數據變量的名字與原理圖中Sink元件的名字對應.Sink元件根據設置或者缺省值收集數據。也可以選擇自動繪圖功能SpectrumAnalyzersink自動存儲Time,Phase,和Power.Mar.201414第十四頁，共51頁。圖表…可以在任意目錄下添加圖表:選擇類型或者數據:

向導工具會自動匹配的圖表類型和數據在圖表向導中會給出圖表類型和當前可用的數據集或者公式在這里可以調整圖表屬性或者點擊OK選擇缺省設置。可以在已有圖表中加入另外的數據或者對已有數據圖表進行編輯…也可以在數據集中直接添加圖表Mar.201415第十五頁，共51頁。快速瀏覽基本的功能…Design(原理圖)分析控制器DatasetSink圖表(數據顯示)Workspace(工作區)Workspace目錄樹:Mar.201416第十六頁，共51頁。雷達信號產生射頻發射機測量收發單元射頻接收機天線信號處理目標環境雷達反射截面雜波射頻接收機信號偵測信號處理電子戰信號產生雷達系統電子戰系統電子戰模型

SignalDetection

EWReceiverECM,EP,ESDirectionofArrival發射接收單元測量模塊發射波形PulseGeneratorLFMNLFMBarkerCodeFrankCode

ZCCodeTxFront-endRxFront-endDUCDDCDACADCPAFilter

DDST/RModule環境模型雷達信號處理

TargetRCSClutterJammerInterferenceDigitalPulseCompression(PC)MovingTargetIndication(MTI)MovingTargetDetection(MTD)PulseDopplerProcessing(PD)[2]ConstantFalseAlarmRate(CFAR)DigitalBeam-forming3DSpace-TimeAdaptiveProcessing

(STAP)

Step-FrequencyRadarProcessing

WidebandReceiving

AdaptivePAA系統

BasicTxBasicRx

AntennaPatternImagingPlotDetectionRateFalseAlarmRate

DAR/SAR

PDUWBFMCW天線模型TaylorUniformCos^2SFREWPAAMIMO干擾實驗1

SystemVue軟件中的雷達設計庫第十七頁，共51頁。實驗1

PD雷達系統仿真的建立Mar.2014?2014AgilentTechnologies18在SystemVue軟件中建立PD雷達的發射/接收及信號處理單元，進行PD雷達檢測概率指標的仿真第十八頁，共51頁。實驗1

線性調頻脈沖源

啟動SystemVue，選擇Blank點擊菜單FileSave或者點擊工具條快捷按鈕，保存工作區名為PD_RadarMar.2014?2014AgilentTechnologies19第十九頁，共51頁。實驗1

線性調頻脈沖源雷達庫中的信號源類脈沖信號

線性調頻脈沖信號(LFM)非線性調頻信號(NLFM)巴克碼(二相編碼--Barker)恒相位編碼(Frank,P-Code,ZC)連續波

(CW)連續波調頻(FMCW)超寬帶

(UWB)步進頻率源SAR源第二十頁，共51頁。實驗1

線性調頻脈沖源在工作區目錄樹中，選中Design1原理圖設計窗口，然后在右側的PartSelectorA元件庫選擇面板中，選擇Radar庫，并從SignalSource子類中找到Radar_LFM元件，拖入到原理圖中。從AlgorithmDesign庫Sink子類中找到Sink元件，拖入到原理圖中，并使用快捷圖標將三個元件連接起來Mar.2014?2014AgilentTechnologies21Sink元件的快捷按鍵是S(s)點擊菜單工具欄中的快捷圖標運行仿真從AlgorithmDesign庫Routers/Resamples子類中找到SetSampleRate元件，拖入到原理圖中，并設置其SampleRate參數為10e6第二十一頁，共51頁。實驗1

線性調頻脈沖源Mar.2014?2014AgilentTechnologies22在工作區目錄樹中，鼠標雙擊數據集項目打開數據集，從仿真結果中可以看出，數據點的間隔時間是100e-9，對應的采樣率為10MHz。仿真結果為復數值，在結果顯示中列出了其實部和虛部第二十二頁，共51頁。實驗1

圖表和曲線屬性Mar.2014?2014AgilentTechnologies23SLIDE23NewGraph=缺省圖表(直接坐標)Wizard=從當前工作區任意數據集中選擇繪圖類型/數據組合在數據集窗口，鼠標選中S1，點擊右鍵，可以看到添加圖表選項，并選擇NewGraph圖形顯示窗口，使用鼠標中間滾輪可以放大曲線，點擊圖標欄中的可以切換數據點標志，或者是鍵盤V移動鼠標靠近曲線，當鼠標形狀變為黑色時，點擊右鍵，可以修改顯示數據點的形狀和大小在顯示的圖形上大致測量脈沖的重復周期和脈沖寬度第二十三頁，共51頁。實驗1

圖表和曲線屬性Mar.2014?2014AgilentTechnologies241.雙擊顯示曲線的空白處，打開圖表屬性窗口，在Variable欄下，編輯S1為real(S1)。之后再點擊Add按鈕，加入另外一組數據2.再次選擇S1，點擊OK完成。3.再次在Variable欄下，對顯示變量進行編輯，編輯S1為imag(S1)。點擊OK結束。顯示的結果經過放大后，如圖：第二十四頁，共51頁。實驗1

線性調頻脈沖源參數修改

Mar.2014?2014AgilentTechnologies251.RADAR_LFM信號源支持參差模式，可以設置不同脈沖重復周期和脈沖寬度的脈沖串。在原理圖中，使用鼠標雙擊RADAR_LFM元件，進行參數編輯2.點擊菜單工具欄中的快捷圖標運行仿真，觀察結果完成后，將Radar_LFM參數恢復到原有狀態第二十五頁，共51頁。SystemVue中的元件及數據類型每個元件的數據類型可以由元件管腳的箭頭顏色可以辨識出元件的數據類型數據類型管腳顏色

管腳粗細模型后綴標量整形

黃色

細

Int標量

浮點數(實數)

藍色

細

變量

復數

綠色

細Cx標量定點數

洋紅色

細

Fxp整數矩陣黃色

粗

Int_M浮動(實數)矩陣藍色

粗

_M復數矩陣綠色

粗Cx_M包絡信號黑色

細

Env任意類型紅色

細

可變類型

青色

細

Mar.2014?2014AgilentTechnologies26第二十六頁，共51頁。SystemVue中的信號類型轉換元件Mar.2014?2014AgilentTechnologies27信號類型轉換元件庫將復數信號轉換為實部和虛部兩路信號將復數信號轉換為包絡時間信號(加上載波和時間戳)第二十七頁，共51頁。實驗1

信號類型轉換

Mar.2014?2014AgilentTechnologies28從AlgorithmDesign庫TypeConverters子類中找到CxToEnv元件，拖入到原理圖中，連接在SetSampleRate元件之后，并設置其Fc參數為2e9從AlgorithmDesign庫Sink子類中分別找到Sink元件和SpectrumAnalyzer元件，拖入到原理圖中，連接在CxToEnv之后，完成后的原理圖如下運行仿真，并在數據集窗口中，選中頻譜顯示數據進行顯示可以看出，頻譜的中心頻譜是2e9，就是CxToEnv中設置的頻譜，CxToEnv元件的作用是將基帶信號調制到載波上第二十八頁，共51頁。實驗1

簡單的放大器模型

Mar.2014?2014AgilentTechnologies29從AlgorithmDesign庫Analog/RF子類中找到Amplifier元件，拖入到原理圖中，連接在CxToEnv元件之后在工作區目錄樹中,鼠標選中Design1原理圖，按右鍵，點擊從AddEquation…,在原理圖設計中加入公式頁面。點擊原理圖右下角的Equation中，進入公式編輯窗口，加入公式Gain=1000，回到原理圖頁面，修改放大器增益為變量Gain第二十九頁，共51頁。實驗1

雷達目標模型雷達方程:目標的雷達反射截面對雷達系統有非常重要的影響目標的

RCSRCS：雷達反射截面Es:雷達在目標處的照射場強

Eo:目標在接收天線處的散射場強

R:雷達和目標之間的距離Mar.2014?2014AgilentTechnologies30第三十頁，共51頁。實驗1

雷達散射截面模型雷達散射截面(RCS):雷達回波的有效面積通常使用統計分布描述RCS的抖動類型:ConstValue,UniformPDF,GaussianPDF,RayleighPDF,LogNormalPDF,ExponentialPDF,WeibullPDF,ChiSquaredPDF,GammaPDF,BetaPDF,FPDF,BinomialCDF,PoissonCDFMar.2014?2014AgilentTechnologies31第三十一頁，共51頁。實驗1

目標回波模型描述雷達接收天線處的目標回波特性，包含RCS,多普勒,延時,衰減及傳播特性RCS抖動類型:Swirling0,I,II,III,IV回波:u(t–2R0/c)exp(j2π(fc+fd)t)exp(-j4πfcR0/c)Akσu(t):發射機信號R0:目標距離v:目標徑向速度c:光速fc:載波頻率

多普勒頻率fd:2vfc/ck:自由空間傳播常數σ:RCS抖動A:除空間傳播損耗外的衰減Mar.2014?2014AgilentTechnologies32第三十二頁，共51頁。實驗1

目標回波模型回波方程:

u(t–2R0/c)exp(j2π(fc+fd)t)exp(-j4πfcR0/c)Akσ衰減RCS傳播特性多普勒

fc+fd延時Swerling0:恒定RCS(目標沒有抖動).

SwerlingI和SwerlingII:χ2(Chi-square)2自由度概率密度分布SwerlingI每次掃描中目標的變化是獨立的SwerlingII每個脈沖目標的變化是獨立的

SwerlingIII和SwerlingIV:χ2(Chi-square)4自由度概率密度分布SwerlingIII每次掃描中目標的變化是獨立的SwerlingIV每個脈沖目標的變化是獨立的

Mar.2014?2014AgilentTechnologies33在原理圖中，使用鼠標選中雙線框的元件，點擊鼠標右鍵，選擇Open->Model/Subcircuit就可以看到底層電路第三十三頁，共51頁。實驗1

目標回波模型從RadarParts庫Environmen子類中找到Radar_Target元件，拖入到原理圖中，連接在Amplifier元件之后。在Equation頁面加入公式Mar.2014?2014AgilentTechnologies34Gain=1000;PRI=10e-3;PulseWidth=10e-6;BB_SamplingRate=10e6;fs=BB_SamplingRate;RF_Freq=2e9;SamplesPerPulse=PulseWidth*fs;PRI_Num=floor(PRI*fs);f0=0;Distance=60e3;Vt=60;RCS_Type=0;DurationTime=PRI;IncludeProp=1;編輯RADAR_Target元件參數，將變量賦給參數，完成后的元件如圖所示第三十四頁，共51頁。實驗1

目標回波模型在RADAR_Target元件之后，加入Sink元件，運行仿真，觀察經過目標模型后的波形Mar.2014?2014AgilentTechnologies35第三十五頁，共51頁。實驗1

--匹配濾波器和脈沖壓縮使用DFT/IDFT進行頻域濾波Y(w)=S(ω)H(ω)y(t)=IDFT(Y(ω))加窗Y(ω)=S(ω)H(ω)W(ω)控制旁瓣主瓣擴展DFTDFTDFTIDFTDFTs(t)windowW(ω)S(ω)reverse/

conjugatex(t)h(t)=αx*(TM-t)H(ω)y(t)Y(ω)匹配濾波器

h(t)=αx*(TM-t)s(t):接收信號輸出:y(t)=s(t)卷積

h(t)Mar.2014?2014AgilentTechnologies36第三十六頁，共51頁。實驗1

--匹配濾波和脈沖壓縮匹配源脈沖壓縮匹配濾波+脈沖壓縮windowingIFFTMar.2014?2014AgilentTechnologies37第三十七頁，共51頁。實驗1

匹配濾波和脈沖壓縮在RADAR_Target元件之后，如下圖所示，加入Amplifier，Demod，RectToCx，Radar_MatchSrc，Radar_PC及Sink元件。Radar_MatchSrc輸入端連接到LFM的輸出，如圖設置元件參數，將Sink元件設為收集Samples數據，12000-1點，運行仿真，觀察經過脈沖壓縮后的波形Mar.2014?2014AgilentTechnologies38第三十八頁，共51頁。實驗1

脈沖多普勒(PD)模型從底層電路可以看出，先進行MTI，之后在進行MTDMTI降低雜波指示動目標存在MTD速度接近/遠離

多目標第三十九頁，共51頁。實驗1

檢測平均律:x[n]=|c[n]|平方律:x[n]=|c[n]|2對數平方律:x[n]=ln(|c[n]|2)c[n]:距離多普勒矩陣中的復數單元值x[n]:檢測后的距離多普勒矩陣中的實數單元值如果x[n]≥門限T檢測到目標c[n]x[n]第四十頁，共51頁。實驗1

–恒虛警率(CFAR)檢測虛警是由于：噪聲，雜波，干擾引起的…Neyman-Pearson準則–設定常數PFA,，最大化PDPFA:虛警概率PD:檢測概率CFAR檢測:指定檢測類型和PFA,在每一個單元x[n]計算

門限如果x[n]≥function(T)

目標檢測,返回x[n];

否則

沒有目標,返回0會發生虛假檢測，希望虛警率≤PFACFAR類型

CASOCAGOCACluttermap第四十一頁，共51頁。實驗1

–測量檢測概率PD=成功檢測數/總測試數目虛警率PFA=虛警數目/總測試數目第四十二頁，共51頁。實驗1

–PD雷達檢測概率仿真在SystemVue軟件界面中，點擊快捷圖標，進入起始頁面，在起始頁面中打開例子目錄選擇Radar\PDRADAR_Performance子目錄打開PDRADAR_DetectionProbability_AWGN.wsv工作區觀察原理圖，Equation，Parameter，運行仿真了解Sweep的使用第四十三頁，共51頁。實驗2

信號下載(需要儀表)在前面的實驗中，完成了信號的建立。當有安捷倫測試儀表的時候，就可以將仿真數據下載到測試儀表中，產生真實信號。Mar.2014?2014AgilentTechnologies44典型的安捷倫信號源儀表頻率范圍：100kHz至

20,31.8或44GHz內部基帶發生器射頻帶寬：80MHz外部IQ調制器射頻帶寬：高達2GHz波形回放存儲器：最高64M樣點E8267D矢量信號發生器M8190寬帶任意波信號發生器14比特/8G采樣或12比特/12G樣點每通道128M或者2G樣點存儲

5GHz模擬帶寬高達

80dBcSFDR