SystemVue 雷达快速入门精编版

SystemVue 雷达快速入门精编版 Feb.xx?xxAgilent Technologies使用SystemVue快速使用操作实验实验内容:?SystemVue软件环境及使用操作简介?实验一PD雷达系统仿真的建立?实验二信号下载，产生真实信号?总结Mar.xx?xxAgilent Technologies2SystemVue基本使用Workspace=工作环境文件.Design=元件模型公式数学语言等的集合Sink(s)=在设计的节点上收集数据的元件.Analysis=仿真控制器或者发出运行计算指令.Dataset=分析结果(数据结果的索引和值)Display=以图形或者图表形式显示结果.SystemVue的基本要素:Design AnalysisDataset SinkDisplay启动SystemVueMar.xx?xxAgilent Technologies3启动SystemVue缺省的安装目录结构:Try theshort videodemonstrations whenyou havetime.勾选旁的不打开欢迎页面选项避免每次打开此页SystemVue启动欢迎页面点击Close进入起始页面Start PageMar.xx?xxAgilent Technologies4起始页面(Getting StartedDialog)与欢迎页面相同的视频教程SystemVue建立的缺省用户工作区(workspaces)目录点击Start Page图标可以随时回到起始页面点击Cancel打开空白的工作区Cancel=打开空白工作区OK=打开缺省DataFlow模板工作区SystemVue起始页面.Mar.xx?xxAgilent Technologies5空白工作区工作区的名字就是Blank-直到对工作区进行存储时进行命名Part Selector(元件选择栏)从元件库中选择元件插入到原理图中Designs:目录下包含原理图(Design1)以及仿真分析控制器(Design1Analysis).注:仿真控制器的名字后的括号中(Design1)指明了相对应的原理图(Design1).可以试着更改工作区的名字，或者在工作区目录树中增加其它的元件在起始页面，也可以选择打开RF或者Data Flowtemplate(射频或数据流模板)在这里进行原理图设计Mar.xx?xxAgilent Technologies6RF ArchitectureTemplate?工作区配置为进行射频设计和分析.?可以使用RF Design元件修改原理图设计.?工作区中包含了分析以及图表RF DesignLibrary:Part Selector中的RF design库中包含射频设计可以使用的元件，在原理图中不能与基带算法元件混用注注:RF Architectureanalysis(射频架构分析)使用Spectrasys仿真器Data FlowtemplateMar.xx?xxAgilent Technologies7Data FlowTemplate?工作区配置为基带设计和分析?使用算法模型库以及其它库，包括自己的代码.?已经加入了分析元件以及曲线.ExamplesMar.xx?xxAgilent Technologies8软件自带的例子点击Open Examples按钮，会自动跳入例子目录回到Start Page例子目录是只读属性.如果做了更改，需要保存到其它目录中或者拷贝到其它目录中Mar.xx?xxAgilent Technologies9常用菜单和命令当某个窗口激活时，在工具条上就的图标就会被激活用户界面使用:?图标对应操作命令.?并不是所有的命令都有图标.?鼠标右键点击物体就会出现命令当鼠标停留在图标按钮上时显示帮助信息和快捷键组织窗口布局原理图图标帮助信息绘图图标Mar.xx?xxAgilent Technologies10工作区控制?在工作区最顶层(工作区名字处)鼠标右键点击可以添加项目?或者在目录的地方鼠标右键点击也可以添加项目鼠标右键点击目录或者项目，就会出现菜单在工作区目录树中可以拷贝/粘贴各种项目设计、分析、图表、公式和目录等等鼠标右键点击设计图标可以为设计加入新的栏目如果公式中有错误，会出现错误信息Mar.xx?xxAgilent Technologies11原理图输入:Data Flow设计滑动面板Filter By:输入字符，然后再点击Go，寻找元件双击元件对元件进行，修改名称，元件参数等等.一个设计至于需要一个可用以仿真的模型符号设计中必须包含一个Sink元件收集数据注Sink元件的快捷键是S!?捕捉元件管脚或者使用线连接元件?移动元件时，连线也移动.?按下Alt按键可以解开元件Mar.xx?xxAgilent Technologies12设置Data Flow仿真分析使用缺省设置或者输入名字.Design=原理图.Dataset=数据集名称根据设计需要设置时间和采样参数仿真运行后会自动创建数据集(Dataset)!所有的数值(除了Start Time)都是联动的.比如，更改Time Spacing值时，其它数值也会跟着变化.Mar.xx?xxAgilent Technologies13运行仿真分析或者点击右键:here:Datasets和图表红色字体红色的文本颜色表面发生过一些变化原理图参数，仿真分析设置等等也许数据还是有效的有几种方法可以运行仿真:在仿真分析窗口点击:或者点击主窗口上的图标:或者使用Tune窗口，选择分析并调谐变量(与运行仿真功能相同):Mar.xx?xxAgilent Technologies14Datasets(数据集)运行仿真，会自动建立Dataset:dataset中数据变量的名字与原理图中Sink元件的名字对应.Sink元件根据设置或者缺省值收集数据。 也可以选择自动绘图功能Spectrum Analyzersink自动存储Time,Phase,和Power.Mar.xx?xxAgilent Technologies15图表可以在任意目录下添加图表:选择类型或者数据:向导工具会自动匹配的图表类型和数据在图表向导中会给出图表类型和当前可用的数据集或者公式在这里可以调整图表属性或者点击OK选择缺省设置。 可以在已有图表中加入另外的数据或者对已有数据图表进行也可以在数据集中直接添加图表Mar.xx?xxAgilent Technologies16快速浏览基本的功能Design(原理图)分析控制器Dataset Sink图表(数据显示)Workspace(工作区)Workspace目录树:Mar.xx?xxAgilent Technologies17雷达信号产生射频发射机测量收发单元射频接收机天线信号处理目标环境境雷达反射截面杂波射频接收机信号侦测信号处理电子战信号产生雷达系统电子战系统电子战模型?Signal Detection?EW Receiver?ECM,EP,ES?Direction ofArrival发射接收单元测量模块发射波形Pulse Generator?LFM?NLFM?BarkerCode?FrankCode?ZCCode?Tx Front-end?Rx Front-end?DUC?DDC?DAC?ADC?PA?Filter?DDS?T/R Module环境模型雷达信号处理?Target?RCS?Clutter?Jammer?Interference?Digital PulseCompression(PC)?Moving TargetIndication(MTI)?Moving TargetDetection(MTD)?Pulse DopplerProcessing(PD)2?Constant False Alarm Rate(CFAR)?Digital Beam-forming3D?Space-Time AdaptiveProcessing(STAP)?Step-Frequency RadarProcessing?Wideband Receiving?Adaptive PAA系统?Basic Tx?Basic Rx?Antenna Pattern?Imaging Plot?Detection Rate?FalseAlarmRate?DAR/SAR?PD?UWB?FMCW天线模型?Taylor?Uniform?Cos2?SFR?EW?PAA?MIMO干扰实验1-SystemVue软件中的雷达设计库实验1-PD雷达系统仿真的建立Mar.xx?xxAgilent Technologies19在SystemVue软件中建立PD雷达的发射/接收及信号处理单元，进行PD雷达检测概率指标的仿真实验1-线性调频脉冲源启动SystemVue，选择Blank点击菜单File?Save或者点击工具条快捷按钮，保存工作区名为PD_Radar Mar.xx?xxAgilent Technologies20实验1-线性调频脉冲源雷达库中的信号源类?脉冲信号?线性调频脉冲信号(LFM)?非线性调频信号(NLFM)?巴克码(二相编码-Barker)?恒相位编码(Frank,P-Code,ZC)?连续波(CW)?连续波调频(FMCW)?超宽带(UWB)?步进频率源?SAR源实验1-线性调频脉冲源在工作区目录树中，选中Design1原理图设计窗口，然后在右侧的Part SelectorA元件库选择面板中，选择Radar库，并从Signal Source子类中找到Radar_LFM元件，拖入到原理图中。 从Algorithm Design库Sink子类中找到Sink元件，拖入到原理图中，并使用快捷图标将三个元件连接起来Mar.xx?xxAgilent Technologies22Sink元件的快捷按键是S(s)点击菜单工具栏中的快捷图标运行仿真从Algorithm Design库Routers/Resamples子类中找到SetSampleRate元件，拖入到原理图中，并设置其SampleRate参数为10e6实验1-线性调频脉冲源Mar.xx?xxAgilent Technologies23在工作区目录树中，鼠标双击数据集项目打开数据集，从仿真结果中可以看出，数据点的间隔时间是100e-9，对应的采样率为10MHz。 仿真结果为复数值，在结果显示中列出了其实部和虚部实验1-图表和曲线属性Mar.xx?xxAgilent Technologies24SLIDE24New Graph=缺省图表(直接坐标)Wizard=从当前工作区任意数据集中选择绘图类型/数据组合在数据集窗口，鼠标选中S1，点击右键，可以看到添加图表选项，并选择New Graph图形显示窗口，使用鼠标中间滚轮可以放大曲线，点击图标栏中的可以切换数据点标志，或者是键盘V移动鼠标靠近曲线，当鼠标形状变为黑色时，点击右键，可以修改显示数据点的形状和大小在显示的图形上大致测量脉冲的重复周期和脉冲宽度实验1-图表和曲线属性Mar.xx?xxAgilent Technologies251.双击显示曲线的空白处，打开图表属性窗口，在Variable栏下，S1为real(S1)。 之后再点击Add按钮，加入另外一组数据2.再次选择S1，点击OK完成。 3.再次在Variable栏下，对显示变量进行，S1为imag(S1)。 点击OK结束。 显示的结果经过放大后，如图实验1-线性调频脉冲源参数修改Mar.xx?xxAgilent Technologies261.RADAR_LFM信号源支持參差模式，可以设置不同脉冲重复周期和脉冲宽度的脉冲串。 在原理图中，使用鼠标双击RADAR_LFM元件，进行参数2.点击菜单工具栏中的快捷图标运行仿真，观察结果完成后，将Radar_LFM参数恢复到原有状态SystemVue中的元件及数据类型每个元件的数据类型可以由元件管脚的箭头颜色可以辨识出元件的数据类型数据类型管脚颜色管脚粗细模型后缀标量整形黄色细细Int标量浮点数(实数)蓝色细细变量复数绿色细细Cx标量定点数洋红色细细Fxp整数矩阵黄色粗粗Int_M浮动(实数)矩阵蓝色粗粗_M复数矩阵绿色粗粗Cx_M包络信号黑色细细Env任意类型红色细细可变类型青色细细Mar.xx?xxAgilent Technologies27SystemVue中的信号类型转换元件Mar.xx?xxAgilent Technologies28信号类型转换元件库将复数信号转换为实部和虚部两路信号将复数信号转换为包络时间信号(加上载波和时间戳)实验1-信号类型转换Mar.xx?xxAgilent Technologies29从Algorithm Design库TypeConverters子类中找到CxToEnv元件，拖入到原理图中，连接在SetSampleRate元件之后，并设置其Fc参数为2e9从Algorithm Design库Sink子类中分别找到Sink元件和SpectrumAnalyzer元件，拖入到原理图中，连接在CxToEnv之后，完成后的原理图如下运行仿真，并在数据集窗口中，选中频谱显示数据进行显示可以看出，频谱的中心频谱是2e9，就是CxToEnv中设置的频谱，CxToEnv元件的作用是将基带信号调制到载波上实验1-简单的放大器模型Mar.xx?xxAgilent Technologies30从Algorithm Design库Analog/RF子类中找到Amplifier元件，拖入到原理图中，连接在CxToEnv元件之后在工作区目录树中,鼠标选中Design1原理图，按右键，点击从Add Equation,在原理图设计中加入公式页面。 点击原理图右下角的Equation中，进入公式窗口，加入公式Gain=1000，回到原理图页面，修改放大器增益为变量Gain实验1-雷达目标模型雷达方程:2224r tt rmax3n minGPG FFR()P SNR)t?t4(L目标的雷达反射截面对雷达系统有非常重要的影响目标的RCS RCS雷达反射截面Es:雷达在目标处的照射场强Eo:目标在接收天线处的散射场强R:雷达和目标之间的距离Mar.xx?xxAgilent Technologies31实验1-雷达散射截面模型雷达散射截面(RCS):雷达回波的有效面积通常使用统计分布描述RCS的抖动类型:Const Value,Uniform PDF,Gaussian PDF,Rayleigh PDF,LogNormal PDF,Exponential PDF,Weibull PDF,ChiSquared PDF,Gamma PDF,Beta PDF,F PDF,Binomial CDF,Poisson CDFRADARRCSSeed=1234567DurationTime=1sTStep=0.0001sVB=1.0VA=1.0Type=Gaussian PDFR3RADAR_RCSRADAR ModelsMar.xx?xxAgilent Technologies32实验1-目标回波模型描述雷达接收天线处的目标回波特性，包含RCS,多普勒,延时,衰减及传播特性RCS抖动类型:Swirling0,I,II,III,IV回波:u(t2R0/c)exp(j2(f c+f d)t)exp(-j4f cR0/c)A k?u(t):发射机信号?R0:目标距离?v:目标径向速度?c:光速?f c:载波频率?多普勒频率f d:2v f c/c?k:自由空间传播常数?:RCS抖动?A:除空间传播损耗外的衰减Mar.xx?xxAgilent Technologies33实验1-目标回波模型回波方程:u(t2R0/c)exp(j2(f c+f d)t)exp(-j4fcR0/c)A kRADARTargetIncludeProp=YESIncludePropDurationTime=1e-3sDurationTimeTStep=100e-9s1/fsRCS_VB=1.0RCS_VA=1.0RCS_Type=Swerling0RCS_TypeVt=60VtAttenuation=1Distance=60000DistanceRF_Freq=1e+9HzRF_FreqRADAR_Target_1M1MpyData FlowModelsFcCx EnvE2EnvToCxData FlowModelsFcCx EnvE1EnvToCxData FlowModelsRADARRCSSeed=1234567DurationTime=1sDurationTimeTStep=100e-6sTStepVB=1VBVA=1VAType=Const ValueTypeR1RADAR_RCSRADAR ModelsPORT=1inputDATAPORTFcEnv CxFc=1e+9HzRF_Freq*(1+fd)C1CxToEnvData FlowModelsGain=11/PropEffectG1GainData FlowModelsAmplifierGain=1AttenuationGainUnit=voltageA1AmplifierData FlowModelsEnvDelay=666.7e-6s2*Distance/cD1DelayEnvData FlowModelsPORT=2outputDATAPORT衰减RCS传播特性多普勒fc+fd延时Swerling0:恒定RCS(目标没有抖动).Swerling I和Swerling II:2(Chi-square)2自由度概率密度分布Swerling I每次扫描中目标的变化是独立的Swerling II每个脉冲目标的变化是独立的Swerling III和Swerling IV:2(Chi-square)4自由度概率密度分布Swerling III每次扫描中目标的变化是独立的Swerling IV每个脉冲目标的变化是独立的Mar.xx?xxAgilent Technologies34在原理图中，使用鼠标选中双线框的元件，点击鼠标右键，选择Open-Model/Subcircuit就可以看到底层电路实验1-目标回波模型从Radar Parts库Environmen子类中找到Radar_Target元件，拖入到原理图中，连接在Amplifier元件之后。 在Equation页面加入公式Mar.xx?xxAgilent Technologies35Gain=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;RADAR_Target元件参数，将变量赋给参数，完成后的元件如图所示实验1-目标回波模型在RADAR_Target元件之后，加入Sink元件，运行仿真，观察经过目标模型后的波形Mar.xx?xxAgilent Technologies36实验1-匹配滤波器和脉冲压缩使用DFT/IDFT进行频域滤波?Y(w)=S()H()?y(t)=IDFT(Y()加窗?Y()=S()H()W()?控制旁瓣?主瓣扩展DFT DFTIDFT DFTs(t)window W()S()reverse/conjugate x(t)h(t)=x*(T M-t)H()y(t)Y()?匹配滤波器h(t)=x*(T M-t)s(t):接收信号输出:y(t)=s(t)卷积h(t)RADARMatchedSrcPRI_NUM=10000RADAR_MatchedSrcRADAR ModelsRADARPCWindowType=HanningBB_SamplingRate=10e+6HzFM_Offset=-1HzBandWidth=5e+6HzPRI=60e-6sRADAR_PCRADAR ModelsMar.xx?xxAgilent Technologies37实验1-匹配滤波和脉冲压缩匹配源脉冲压缩匹配滤波+脉冲压缩FFTFreqSequence=0-pos-negDirection=ForwardSize=10000PRI_NUMFFTSize=10000PRI_NUMF1FFT_CxData FlowModelsMathCxConjFunctionType=ConjM1MathCxData FlowModelsN=10000PRI_NUMR2ReverseData FlowModelsPORT=1SRC_InPORT=2SRC_OutDATAPORTABlockSizes=150;299;151WindowPos,Zero,WindowNegA1AsyncCommutatorData FlowModels0Value=0C1M2Gain=1G3GainData FlowModelsM1FFTFreqSequence=0-pos-negDirection=ForwardSize=600FFTSizeFFTSize=600FFTSizeF1FFT_CxData FlowModelsFFTFreqSequence=0-pos-negDirection=InverseSize=600FFTSizeFFTSize=600FFTSizeF2FFT_CxData FlowModelsBus=NOData Type=ComplexSigInBus=NOData Type=ComplexSigOutDATAPORTBus=NOData Type=ComplexRefInDATAPORTGain=1G1Gain=1G2ABlockSizes=151;150WindowNeg,WindowPosA2Length=301LengthWindowType=HANNINGWindowTypeW1RADARPCWindowType=HanningBB_SamplingRate=10e+6HzFM_Offset=-1HzBandWidth=5e+6HzPRI=60e-6sRADAR_PCRADAR ModelsRADARMatchedSrcPRI_NUM=10000RADAR_MatchedSrcRADAR Modelswindowing IFFTMar.xx?xxAgilent Technologies38实验1-匹配滤波和脉冲压缩在RADAR_Target元件之后，如下图所示，加入Amplifier，Demod，RectToCx，Radar_MatchSrc，Radar_PC及Sink元件。 Radar_MatchSrc输入端连接到LFM的输出，如图设置元件参数，将Sink元件设为收集Samples数据，12000-1点，运行仿真，观察经过脉冲压缩后的波形Mar.xx?xxAgilent Technologies39实验1-脉冲多普勒(PD)模型从底层电路可以看出，先进行MTI，之后在进行MTD MTI?降低杂波?指示动目标存在MTD?速度?接近/远离?多目标RADARPDBB_SamplingRate=10e6HzMTD_WindowParameters=0MTD_WindowType=RectangleMTD_Freq_Weight=1;1;1;1;1;1;1;11,1,1,1,1,1,1,1MTI_Type=Two PulseCancellerNumOfPulse=8PRI=1e-4sRADAR_PD_1RADAR_PDRADAR ModelsRADARMTIBB_SamplingRate=10e+6HzBB_SamplingRateMTI_Type=Two PulseCancellerTypeNumOfPulse=9MTI_NumOfPulsePRI=100e-6sPRIRADAR_MTIBus=NOData Type=ComplexinputRADARMTDBB_SamplingRate=10e+6HzBB_SamplingRateWindowParameters=0MTD_WindowParametersWindowType=RectangleMTD_WindowTypeFreq_Weight=1;1;1;1;1;1;1;1MTD_Freq_WeightNumOfPulse=8NumOfPulsePRI=100e-6sPRIRADAR_MTDBus=NOData Type=Complexmtd_outputDATAPORTBus=NOData Type=Complexmti_outputDATAPORT实验1-检测平均律:xn=|cn|平方律:xn=|cn|2对数平方律:xn=ln(|cn|2)cn:距离多普勒矩阵中的复数单元值xn:检测后的距离多普勒矩阵中的实数单元值如果xn门限T?检测到目标RADARDetectorType=SquareRADAR_DetectorRADAR Modelscnxn实验1恒虚警率(CFAR)检测虚警是由于噪声，杂波，干扰引起的Neyman-Pearson准则设定常数P FA,，最大化P D?P FA:虚警概率?P D:检测概率CFAR检测:指定检测类型和P FA,在每一个单元xn计算门限?如果xnfunction(T)?目标检测,返回xn;否则?没有目标,返回0?会发生虚假检测，希望虚警率P FACFAR类型?CA?SOCA?GOCA?Clutter mapRADARCFARBeta=1.0Alpha=1.0Pf=1e-6Threshold=PfDetector_Type=SquareGuardCell=4ReferenceCell=32CellSize=4000PRI_NumCFAR_Type=CACFAR实验1测量检测概率?P D=成功检测数/总测试数目虚警率?P FA=虚警数目/总测试数目RADARPd_MeasurementTargetThreshold=1e-8TargetsInPRI=1DetectionNum=1FFT_Size=16PRI_NUM=10000Start=0R1RADAR_Pd_MeasurementRADAR ModelsRADARPf_MeasurementStop=1000Start=0R2RADAR_Pf_MeasurementRADAR Models实验1PD雷达检测概率仿真在SystemVue软件界面中，点击快捷图标，进入起始页面，在起始页面中打开例子目录选择RadarPDRADAR_Performance子目录打开PDRADAR_DetectionProbability_AWGN.wsv工作区观察原理图，Equation，Parameter，运行仿真了解Sweep的使用实验2-信号下载(需要仪表)在前面的实验中，完成了信号的建立。 当有安捷伦测试仪表的时候，就可以将仿真数据下载到测试仪表中，产生真实信号。 Mar.xx?xxAgilent Technologies45典型的安捷伦信号源仪表频率范围100kHz至20,31.8或44GHz内部基带发生器射频带宽80MHz外部IQ调制器射频带宽高达2GHz波形回放存储器最高64M样点E8267D矢量信号发生器M8190宽带任意波信号发生器14比特/8G采样或12比特/12G样点每通道128M或者2G样点存储5GHz模拟带宽高达80dBc SFDR内部数字上变频支持多段波形存储与回放实验2-信号下载(E8267D)Mar.xx?xxAgilent Technologies46E8267D矢量信号发生器网络连接E8267D信号发生示意图实验2-信号下载(M8190A)Mar.xx?xxAgilent Technol