通过模拟或数字处理方式合成任意复杂波形，以满足各种新体制、多功能雷达对雷达波形质量或波形参数灵活可变的要求。

雷达的波形设计通常是指根据检测、估值、分辨和抗干扰等性能要求而确定的一种或几种最佳发射波形的设计技术。早期的雷达只有2种波形，即连续波和脉冲波。脉冲波雷达是应用最广泛的雷达形式。20世纪50年代出现了宽脉冲线性调频信号，在此以后，又出现了多种编码信号形式。雷达的信号波形一般需要满足的要求有：①具有足够的能量，以保证发现目标和准确地测量目标的参数；②具有足够的目标分辨率；③对于不需要的杂波，有良好的抑制能力。

信号形式的设计，是按照雷达的实际用途和具体技术要求决定的。多用途雷达通常预备多种可用的信号形式。实际运行中，根据需要随时变换波形，达到最佳工作效果。常用的信号形式有：线性调频信号、非线性调频信号和相位编码信号等。

由于雷达体制和用途的不同，需要种类繁多的最优波形。但可调制的波形基本参数可归结为3类：频率、相位和幅度。只要上述参数中某1个或某2个乃至全部3个参数按照所需调制信号的规律变化，就可以合成相应的波形。

例如，若要产生常用的线性调频信号，只要使输出信号频率随时间做线性变化即可实现。一种常规的雷达波形产生器基本组成如图1所示。

图1 常规的雷达波形产生器基本组成框图

波形数字化处理是对数模转换前的数字波形数据进行相关处理，主要包括存储I、Q2路基带信号波形数据、数字调制处理、采样率变换的插值滤波处理、数字化失真补偿处理，以及数据压缩和传输控制处理等。数字化处理主要基于专用数字处理芯片实现。

数模转换器（digital to analog converter，DAC）是将二进制数字量形式的离散信号转换成模拟量的器件。DAC主要有以下几部分：数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源等。DAC的基本转换模式有R-2R阶梯式电阻网络数模转换、加权电阻网络数模转换、加权电流数模转换和单值电流数模转换。数模变换的主要指标包括分辨率、线性度、转换精度、转换速度、失调误差、增益误差和非线性误差等。

放大滤波电路中的放大电路用于将DAC输出发射信号放大到后续功放电路需要的电平，滤波电路用于波形信号的频带选择滤波、放大后信号的谐波杂散抑制滤波、数模转换电路的带外频谱及杂散滤波等。

波形产生器主要技术参数分为时域和频域指标。

时域指标针对脉冲包络，即波形经检波后得到的视频脉冲，反映了波形的时域特性，包含上升沿时间、下降沿时间、前沿抖动及顶降等。脉冲上升沿时间是指脉冲瞬时幅度首次达到规定的下限至上限的时间间隔，一般下限和上限分别为最大脉冲幅度的10%和90%。脉冲前沿抖动指脉冲包络前沿处的50%幅值处延时的变化值。顶降指脉冲宽度80%处的顶部振荡轴线交点的电压幅值之差。

频域指标主要有瞬时带宽、脉内信噪比和幅相稳定度等。瞬时带宽是通过频谱仪测试被测发射波形频谱，在频谱上取功率下降3分贝所对应的频率范围。脉内信噪比指发射波形脉冲期间的信号功率与所产生的噪声功率的比值。幅相稳定度是指在规定时间内，发射波形脉冲幅度和相位的变化量和规定值的比值。

波形产生器技术参数除上述几个主要参数之外，还包括带内幅度起伏、带内相位非线性和脉冲压缩性能分析等。

雷达波形产生器从产生方式上可分为模拟与数字2大类。

①波形产生的模拟方法。包括发射宽脉冲波形和接收的脉冲压缩，其关键部件都是匹配滤波器，即展宽滤波器和压缩滤波器，图2所示为匹配滤波器在雷达收发系统中的原理框图。在模拟产生方法中，线性调频信号是应用最多的，对于匹配滤波器，声表面波器件是应用最广的一种。

图2 线性调频信号模拟产生与接收原理框图

②波形产生的数字方法。不仅能实现多种波形之间的捷变，而且还可以通过幅相补偿，提高波形的质量，产生良好的灵活性和重复性（一致性）。这些突出优势使得数字波形的产生方法越来越受到人们的重视。

波形产生的数字方法基本上可分为数字基带产生+正交调制和中频直接产生2种方法。前一种称为基带产生法，其基本原理是：用数字直读方法产生I、Q2路基带信号，由模拟正交调制器将其调制到中频载波上，如图3所示。这种波形产生方法，在数字电路发展的早期被广泛使用。其优点表现在能够产生各种灵活波形，对数字电路的速度要求不高。但由于引入了模拟正交调制器，难以做到理想的幅相平衡，导致输出波形产生镜像虚假信号和载波泄露，影响了脉压主副瓣比，特别是在波形相对带宽较宽时，这种缺陷尤为明显。随着高速数字电路的发展，模拟正交调制逐渐被数字方法替代，也称数字上变频方法，通常是从一个存储器中读出数字复数基带波形，将其插值到更高采样速率，再用数字化的正弦或余弦信号调制该波形，生成被调制的载波。

图3 数字基带产生+模拟正交调制法原理框图

中频直接产生法是基于直接数字频率合成器（direct digital synthesizer，DDS）技术的波形产生方法。1971年，研究者第一次提出了具有工程实现可能和实际应用价值的直接数字频率合成器的概念。随着数字集成电路和微电子技术的发展，DDS逐渐体现出相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续，可编程及全数字化结构等优点。因此，自20世纪80年代以来，DDS技术得到了迅速的发展和越来越广泛的应用。现代DDS芯片已把相位累加器，正弦/余弦波形表，数模转换器以及调制控制电路集成到一起，使得在较高中频直接合成雷达所需要的波形成为可能。DDS的基本工作原理是根据正弦函数的产生，从相位出发用不同的相位，给出不同的电压幅度，最后滤波平滑出需要的频率。DDS工作原理如图4所示。

图4 DDS工作原理框图

根据雷达实现体制不同，波形产生对应不同的实现方式，包括基于DDS的通用波形产生、数字上变频波形产生、基带产生模拟调制波形产生、数字发射阵列模块中的多通道波形产生等。

现代雷达面临着电磁干扰、反辐射导弹、低空突防以及隐身技术等威胁，对雷达发射波形的要求更高，需要同时具备参数捷变、频率捷变和自适应跳频等能力。因此，需要建立一体化硬件平台和可重构软件模块（带宽、采样率、信号形式和数字失真补偿可重构），输出具备宽带、高稳定度、快速跳变和多模式的任意波形。对波形产生的要求是一体化、软件化、超宽带、低功耗和微系统等。

大时宽带宽积波形对于提高雷达的低截获概率性能及测距测速精度具有十分重要的作用。因此，波形产生需要具有超宽带能力，未来新的芯片生产工艺和新型DAC开关阵列结构将提高DAC等数字芯片的采样速率，降低电路功耗，在超宽带波形产生设计上得到广泛应用。

雷达向数字阵列雷达方向发展，数字阵列雷达的核心组成部分是数字T/R模块，而数字波形发生器又是T/R模块中的发射模块的重要部分。随着电子系统集成化需求的不断提高，未来波形产生器将是一个微系统集成芯片。