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某搜索雷达信号处理系统设计

作　者: 刘志宏
导　师: 史林；蔡兴雨
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 雷达数字信号处理 FPGA DSP 中频信号 DDC
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在三坐标搜索雷达系统中,数字信号处理系统是其中一个至关重要的组成部分。它主要用来检测淹没在各种地面杂波和系统噪声中的目标回波信号,通过处理,提取出雷达系统所需要的目标信息。为了满足雷达系统对目标信号的检测要求,以及提高系统检测目标的精度,在信号处理系统设计时采用了一些新算法、新器件。本文详细分析了某三坐标搜索雷达信号处理系统的组成和处理方法。对数字下变频、脉冲压缩、MTD等信号处理算法进行了计算机仿真,并据此选取了A/D变换、低通FIR滤波器、加权算法、恒虚警等信号处理参数。系统硬件设计主要采用FPGA、DSP等芯片完成,电路板包括信号采集运算板、后处理控制板及母板。软件设计主要分为FPGA编程和DSP编程两类：其中FPGA包含A/D采样、数字下变频、脉冲压缩的算法模块,DSP包含数据重排、加窗、MTD和求模、恒虚警、二进制积累、三坐标目标凝聚等运算模块。该项目现已完成了信号处理机的软硬件调试及雷达系统联调,并通过了外场试验鉴定。围绕着雷达数字信号处理系统,本设计主要做了如下工作。首先介绍课题研究背景；介绍该雷达信号处理系统的工作原理,并对信号做以分析和仿真；对系统硬件设计加以讨论；对于系统软件给出了FPGA和DSP设计思想、方法以及程序设计流程；对系统调试、联调和试验做以描述；最后对本文加以总结。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-12
  1.1 课题研究背景  8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 本文的研究工作  10-12
第2章搜索雷达信号处理系统工作原理  12-32
  2.1 雷达系统工作原理简介  12-14
  2.2 信号处理系统的工作原理和算法仿真  14-32
    2.2.1 系统构成介绍  14-16
    2.2.2 信号采样原理  16-18
      2.2.2.1 Nyquist采样定理  16-17
      2.2.2.2 带通信号采样定理  17-18
    2.2.3 DDC工作原理  18-24
      2.2.3.1 数字混频器  19-20
      2.2.3.2 抽取滤波器设计与优化  20-24
    2.2.4 数字脉冲压缩  24-26
    2.2.5 MTD与求模  26-28
    2.2.6 恒虚警  28
    2.2.7 杂波图处理  28-29
    2.2.8 二进制滑窗积累  29-30
    2.2.9 方位测角  30-31
    2.2.10 目标凝聚  31
    2.2.11 目标报告  31-32
第3章信号处理系统硬件设计  32-48
  3.1 信号采集运算板  32-33
  3.2 后处理控制板  33-34
  3.3 电源要求及功耗分析  34-35
  3.4 硬件设计中采用的主要器件介绍  35-40
    3.4.1 A/D  35-36
    3.4.2 FPGA  36-37
    3.4.3 DSP  37-40
    3.4.4 D/A  40
    3.4.5 存储器  40
  3.5 PCB设计  40-48
    3.5.1 Cadence15.1简介  40-41
    3.5.2 多层PCB设计  41-44
      3.5.2.1 PCB叠层设计  41-42
      3.5.2.2 PCB焊盘设定  42
      3.5.2.3 PCB过孔设定  42-43
      3.5.2.4 PCB布局  43
      3.5.2.5 PCB布线  43-44
    3.5.3 PCB电磁干扰设计  44-45
      3.5.3.1 选择合理的导线宽度  44
      3.5.3.2 采用正确的布线策略  44-45
      3.5.3.3 抑制反射干扰  45
    3.5.4 高速信号PCB仿真及实现  45-48
      3.5.4.1 PCB仿真  45-46
      3.5.4.2 PCB实现  46-48
第4章信号处理系统软件设计  48-62
  4.1 实现方法  48-49
  4.2 软件的组织和时序  49-50
  4.3 运算时间和存储量估计  50-51
    4.3.1 运算时间估计  50
    4.3.2 存储量估计  50-51
  4.4 FPGA程序设计  51-53
    4.4.1 定时信号及控制信号设计  51
    4.4.2 数字下变频  51-53
    4.4.3 脉冲压缩  53
  4.5 DSP程序设计  53-62
    4.5.1 数据重排  53-55
    4.5.2 MTD及求模  55-57
    4.5.3 恒虚警  57-58
    4.5.4 二进制滑窗积累  58
    4.5.5 目标凝聚  58-60
      4.5.5.1 俯仰凝聚  58-59
      4.5.5.2 距离凝聚  59
      4.5.5.3 方位凝聚  59-60
    4.5.6 目标报告  60-62
第5章调试和试验  62-68
  5.1 信号处理系统的调试  62-65
    5.1.1 硬件调试  62-64
      5.1.1.1 信号采集运算板的硬件调试  62-64
      5.1.1.2 后处理控制板的硬件调试  64
      5.1.1.3 母板的硬件调试  64
      5.1.1.4 信号处理系统硬件联调  64
    5.1.2 软件调试  64-65
      5.1.2.1 FPGA程序调试  64-65
      5.1.2.2 DSP程序调试  65
      5.1.2.3 信号处理系统软件调试  65
  5.2 系统联调  65-66
  5.3 试验  66-68
第6章结束语  68-70
致谢  70-72
参考文献  72-75

某搜索雷达信号处理系统设计

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