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多波形雷达信号产生器的设计与实现

作　者: 杨帆
导　师: 吕幼新
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 雷达回波信号产生器多普勒调制直接数字合成(DDS) 数字正交调制线性调频信号多功能
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 225次
引　用: 4次
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内容摘要

随着20世纪30年代雷达的出现以及在军事领域的大规模应用,波形产生一直成为雷达领域的重要研究内容。现代数字技术和VLSI技术迅猛发展,波形合成已经由传统的纯模拟方法发展到现在的直接数字合成,数字方式获得脉冲压缩信号已成为现代雷达普遍采用的波形合成方法。数字方法生成的波形具有严格的相干性、可重复性、高度的稳定性和可编程的优点,能够方便地实现波形参数捷变以及产生任意复杂波形,满足了现代电子战环境中对雷达抗干扰和强生存能力的迫切要求。因此对雷达波形数字产生技术的深入研究具有非常重要的现实意义。雷达信号产生器在雷达系统的性能测试中具有广泛的应用。文章介绍了一种多功能小型化雷达回波信号产生器的工作原理和实现结构。该设备体积小、操作简便、便于携带,可模拟LFM、NLFM、单频、相位编码等多种脉冲信号波形,具有较宽的多普勒调制和时间延迟调节功能,能有效验证脉冲压缩与信号处理单元的工作性能,准确评估雷达系统的分辨力、威力范围等技战术指标。该设备也可作为一种简易实验平台为雷达系统提供标准信号源输入。本文所作的主要工作如下:1.全面分析了直接数字合成(DDS)技术的工作原理,对比了直接数字波形合成(DDWS)及直接数字频率合成(DDFS)两种数字波形产生方法,并就其理论设计和工程实践问题进行讨论。2.提出并完成了基于直接数字波形合成技术(DDWS)和数字正交调制方法(采用数字上变频器AD9857)的雷达信号产生器系统的方案设计、硬件设计与调试。3.完成了基于RS-232C标准异步串行通信协议的设计,实现了系统回波数据与PC机之间的数据交换。4.完成了系统所有软硬件的联调及测试工作,分析结果表明该系统完全达到了设计要求,性能优良。

全文目录

第一章绪论  9-11
  1.1 雷达回波模拟概述  9-10
  1.2 本文完成的主要工作  10
  1.3 论文结构安排  10-11
第二章雷达信号基本理论  11-16
  2.1 信号检测与匹配滤波  11-13
  2.2 脉冲压缩技术  13-16
第三章雷达回波信号设计与分析  16-31
  3.1 雷达信号波形产生的研究内容  16-17
  3.2 频率合成技术  17-22
    3.2.1 频率合成技术的发展  17-19
    3.2.2 DDS 工作原理  19-20
    3.2.3 DDS 误差模型  20-21
    3.2.4 DDWS 与DDFS 的比较  21-22
  3.3 线性调频信号波形形式讨论  22-30
    3.3.1 线性调频信号（LFM）分析与实现  22-25
      3.3.1.1 线性调频信号时域分析  22-23
      3.3.1.2 线性调频信号频域分析  23-25
    3.3.2 DDWS 中的线性调频信号设计  25-27
    3.3.3 DDWS 中的误差分析  27-30
      3.3.3.1 时基抖动对合成波形的影响  27-28
      3.3.3.2 相位截断对合成波形的影响  28-29
      3.3.3.3 DAC 对合成波形的影响  29-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章雷达信号产生器的方案设计与实现  31-54
  4.1 系统设计要求  31
  4.2 系统方案设计  31-36
    4.2.1 系统方案选取  31-33
    4.2.2 系统工作原理  33-36
      4.2.2.1 系统方案框图  33
      4.2.2.2 系统各功能模块设计  33-36
  4.3 系统器件选择  36-40
    4.3.1 FPGA 芯片选择及其开发工具介绍  36-37
    4.3.2 数字上变频芯片的选择  37-38
    4.3.3 DDS 芯片的选择  38-39
    4.3.4 单片机芯片的选择  39-40
  4.4 系统实现  40-53
    4.4.1 FPGA 时序控制的实现  40-46
      4.4.1.1 控制状态机模块  41-42
      4.4.1.2 系统时钟模块  42-43
      4.4.1.3 控制参数传输及配置模块  43-44
      4.4.1.4 系统复位及数据初始化模块  44
      4.4.1.5 数据传输及存储控制模块  44-45
      4.4.1.6 波形控制及波形产生模块  45-46
    4.4.2 数据通信功能的实现  46-51
      4.4.2.1 RS-232C 接口标准及实现  46-48
      4.4.2.2 异步通信的实现  48-51
    4.4.3 面板与主板数据传输的实现  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章系统测试结果及分析  54-64
  5.1 系统测试指标  54
  5.2 系统测试框图  54-56
  5.3 系统测试结果  56-62
    5.3.1 波形数据下载  56-57
    5.3.2 时域测试结果  57-58
    5.3.3 频域测试结果  58-61
    5.3.4 系统性能分析  61-62
  5.4 系统实物照片  62-63
  5.5 本章小结  63-64
第六章结论  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-68
在校期间的研究成果  68

多波形雷达信号产生器的设计与实现

内容摘要

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