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雷达回波数据采集处理系统的研制

作　者: 尹志勇
导　师: 任勇峰；焦新泉
学　校: 中北大学
专　业: 电路与系统
关键词: 雷达回波数据采集数据处理 FPGA DSP
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

现代雷达应用中,工作环境日益复杂,电磁对抗不断增强,新体制、高性能雷达系统的研制受到广泛重视。在雷达研制和功能验证阶段,迫切需要一种能够在雷达外场试验过程中采集记录雷达目标回波信息和雷达动态工作过程的测试设备,而传统的雷达回波数据记录系统大多采用可靠性低、试验成本高的硬回收技术,所以研制一套可以对雷达回波数据进行实时采集处理和转发的系统非常必要。本文针对雷达回波信号及其控制信号的特点,综合考虑研制周期、研发成本和已有的技术积累等各种因素,给出了一种雷达回波信号高速实时采集处理系统的实现方案,并在此基础上完成了该系统的设计与测试。文章分别从采集时序、数据流量和处理流程和三个方面详细论证了该方案的可行性,并分析了系统的结构和工作流程。硬件上采用FPGA+DSP的数据处理器来实现六通道雷达回波信号采集处理和转发,并在完成系统各模块硬件设计的基础上,给出了FPGA控制逻辑和DSP软件的关键控制时序和软件设计流程。文中最后详细介绍了通道间相位一致的性控制方法和基于流水线的数据处理方法等关键技术,并对系统的通道间相位差和DSP预处理算法进行了严格测试和仿真。本系统已成功应用于某雷达系统外场试验,其性能和指标均优于应用要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 课题研究现状  10-11
  1.3 雷达回波数据采集处理的特点  11-13
  1.4 本文主要研究内容  13-14
2 系统分析及方案设计  14-30
  2.1 系统设计分析  14-18
    2.1.1 雷达回波及其控制信号分析  14-16
    2.1.2 系统设计要求分析  16-18
  2.2 系统方案设计  18-26
    2.2.1 数据采集部分  18-21
    2.2.2 数据处理部分  21-26
  2.3 系统组成  26-28
    2.3.1 阻抗匹配盒  26-27
    2.3.2 数据采集处理器  27-28
  2.4 系统工作状态  28-29
  2.5 本章小结  29-30
3 系统硬件设计  30-42
  3.1 数据采集卡硬件设计  30-33
    3.1.1 ADC 芯片选择  30
    3.1.2 AD 前端设计  30-33
  3.2 数据处理卡硬件设计  33-37
    3.2.1 核心器件选择  33-35
    3.2.2 控制信号输入接口设计  35
    3.2.3 DSP 与FPGA 接口设计  35-36
    3.2.4 PCM 接口电路设计  36-37
  3.3 其它外围电路设计  37-41
    3.3.1 时钟电路设计  37-38
    3.3.2 电源检测和复位电路设计  38-39
    3.3.3 供电电源设计  39-41
  3.4 阻抗匹配盒硬件设计  41
  3.5 本章小结  41-42
4 系统逻辑及DSP 软件设计  42-57
  4.1 FPGA 逻辑设计  42-51
    4.1.1 采集模块  42-44
    4.1.2 总线控制模块  44-47
    4.1.3 编帧编码模块  47-51
  4.2 DSP 软件设计  51-56
    4.2.1 原始数据搬移  52-53
    4.2.2 数据处理流程  53-56
    4.2.3 预处理数据发出  56
  4.3 本章小结  56-57
5 系统关键技术及性能测试  57-64
  5.1 关键技术分析  57-59
    5.1.1 相位一致性控制方法  57-58
    5.1.2 基于流水线的数据处理方法  58-59
  5.2 系统性能测试  59-63
    5.2.1 通道间相位一致性测试  59-61
    5.2.2 DSP 预处理算法验证  61-63
  5.3 本章小结  63-64
结束语  64-65
附录  65-67
参考文献  67-70
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果  70-71
致谢  71

雷达回波数据采集处理系统的研制

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