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微型化雷达信号产生、处理与存储技术研究
作 者: 田海山
导 师: 黎向阳
学 校: 国防科学技术大学
专 业: 信息与通信工程
关键词: 宽带信号源 FMCW信号 脉冲压缩 数据储存
分类号: TN957.51
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 57次
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内容摘要
本文以某微型雷达系统的研制为背景,深入研究了微型雷达宽带信号产生、处理及数据存储等关键技术。在体积、重量、功耗的严格约束下,雷达宽带信号的产生与实时处理、高数据率大容量数据存储具有较大的实现难度。论文首先简要介绍了DDS工作原理,设计并实现了基于AD 9910的雷达宽带信号源。在采用AD 9910产生线性调频信号的研究中,针对信号非线性相位误差对信号处理的不利影响,采用芯片数字斜坡调制模式和RAM调制模式相结合的方式实现了调频连续波(FMCW)信号的非线性相位误差补偿。通过比较补偿前后的信号性能可知,补偿后的FMCW信号性能有了明显改善。为了产生带宽更大的雷达信号,论文采用DDS和DDR两种技术相结合的方式,利用FPGA设计了信号源的各个模块。针对FMCW信号特点和芯片性能,重点考虑了相位累加器的设计。对产生的FMCW信号进行了性能分析,结果表明产生的信号性能良好。论文运用FPGA的IP核技术,采用定点计算的方式,研究了实时脉冲压缩的实现方法。针对两个FFT IP核级联的实现方式,从节省FPGA资源的角度出发,采用了单个FFT IP核完成FFT和IFFT变换的实现新方法。从资源占用量、运行速度、计算精度三个方面出发,设计了脉压系统的各个模块,并在某信号处理机上进行了验证,验证结果表明该方法可大大减少FPGA的资源占用量。论文最后研究并设计了微型化高数据率大容量数据存储方案。针对微型雷达存储系统的要求,选择了CF卡作为存储介质。以FPGA作为CF卡外部主机设计了数据读写流程和文件管理系统,并从节省外部主机资源的角度出发优化了读写流程。最后对这种设计方案进行了性能评估,分析了方案的可行性。
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全文目录
摘要 9-10 ABSTRACT 10-11 第一章 绪论 11-15 1.1 研究背景及意义 11 1.2 发展概况 11-13 1.3 本文的主要工作及内容安排 13-15 第二章 雷达宽带信号源的设计与实现 15-42 2.1 DDS的工作原理 15-19 2.1.1 DDS的基本原理 15-17 2.1.2 DDS的基本结构 17-19 2.2 基于AD 9910 的雷达宽带信号源设计与实现 19-30 2.2.1 AD 9910 芯片性能和参数设置 19 2.2.2 雷达宽带信号源的结构 19-20 2.2.3 雷达宽带信号源的设计与实现 20-23 2.2.4 雷达宽带信号源的非线性相位误差补偿 23-27 2.2.5 基于AD 9910 的雷达宽带信号源性能分析 27-30 2.3 基于FPGA的FMCW雷达信号源设计与实现 30-39 2.3.1 FMCW雷达信号源的主要功能和技术指标 30 2.3.2 基于FPGA的FMCW雷达信号源设计 30-36 2.3.3 基于FPGA的FMCW雷达信号源性能分析 36-39 2.4 倍频方法及影响 39-41 2.4.1 倍频原理及误差分析 39-40 2.4.2 倍频处理影响验证 40-41 2.5 本章小结 41-42 第三章 雷达脉冲压缩系统的设计与实现 42-59 3.1 脉冲压缩的基本原理 42-45 3.1.1 线性调频信号 42-43 3.1.2 线性调频信号的匹配滤波 43-45 3.2 实时脉冲压缩系统的设计与实现 45-56 3.2.1 脉冲压缩系统的实现流程 45-46 3.2.2 脉冲压缩系统的模块设计 46-55 3.2.3 脉冲压缩系统的处理流程 55-56 3.3 实时脉冲压缩系统的验证与性能分析 56-58 3.4 本章小结 58-59 第四章 微型化高数据率大容量数据存储系统的方案设计 59-70 4.1 存储器件的选择 59-60 4.2 CF卡简述 60-63 4.2.1 CF卡内部结构 60-61 4.2.2 CF卡硬件接口模式 61-62 4.2.3 CF卡控制寄存器 62 4.2.4 CF卡文件系统 62-63 4.3 数据存储方案的设计及可行性论证 63-68 4.3.1 数据读写流程的设计 63-66 4.3.2 文件管理系统的设计 66-68 4.3.3 数据存储方案的可行性论证 68 4.4 本章小结 68-70 第五章 结束语 70-72 5.1 内容总结 70-71 5.2 后续工作展望 71-72 致谢 72-74 参考文献 74-77 作者在学期间取得的学术成果 77
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 雷达信号检测处理
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