星载SAR数据形成分机地面测试仪的设计及实现

论文摘要

由于星载合成孔径雷达造价昂贵及卫星发射的特殊因素,不可能采用多次发射卫星的方法来调试星载SAR系统,这就要求系统必须具有极高的可靠性和安全性。在发射之前要对星载合成孔径雷达各分机进行全面的、完整的地面测试,确保其工作的可靠性,对星载SAR的研制很重要。星载SAR数据形成分机地面测试仪是合成孔径雷达测试的关键设备,在SAR研制过程中有着重要的实用价值。 论文围绕星载合成孔径雷达数据形成分机地面测试仪的设计、实现及测试展开研究。该测试仪有五个组成部分:辅助数据及信号形成单元,遥控和监测单元,数据传输、记录及显示单元,I/Q两路雷达正交视频信号源,高斯随机噪声源。 针对上述系统结构的要求,探讨了数据形成分机地面测试仪的设计和研制方案,完成了系统大部分的设计和研制,并应用于实际的测试中。 论文对星载合成孔径雷达数据形成分机地面测试仪的硬件、软件设计及功能等方面进行了详细地研究。 本论文的主要创新性成果如下:对星载SAR数据形成分机地面测试仪的系统方案包括软硬件进行设计和实现,并提出了一种基于混沌映射法的高精度数字式高斯白噪声产生方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 合成孔径雷达发展及现状
• 1.2 合成孔径雷达的应用
• 1.3 论文研究的意义和主要内容
• 1.3.1 论文研究的意义及贡献
• 1.3.2 本论文的主要内容
• 第二章 合成孔径雷达的基本原理
• 2.1 合成孔径雷达原理
• 2.1.1 线性调频信号与脉冲压缩
• 2.1.2 合成天线阵列
• 2.1.3 从信号处理角度理解合成孔径雷达
• 2.2 星载SAR系统组成
• 2.2.1 星上雷达系统
• 2.2.2 数据传输系统
• 2.3 星载SAR性能
• 2.3.1 空间性能参数
• 2.3.2 辐射性能参数
• 2.3.3 系统性能参数
• 第三章 I/O两路雷达正交视频信号源
• 3.1 数据形成分机
• 3.2 线性调频信号模拟产生法
• 3.3 直接数字频率合成技术
• 3.3.1 DDS的基本原理
• 3.3.2 DDS的性能特点
• 3.3.3 DDS的应用范围和发展前景
• 3.4 雷达正交视频信号源的设计
• 3.4.1 硬件设计
• 3.4.2 AD9854芯片的主要特点
• 3.4.3 AD9854的工作模式
• 3.4.4 视频信号产生方法
• 3.4.5 印制板设计中需要注意的问题
• 3.5 雷达正交视频信号源的软件设计
• 3.6 小结
• 第四章 辅助数据及信号形成单元
• 4.1 单元功能与设计方案
• 4.2 辅助数据与信号形成单元的实现
• 4.2.1 RS - 422串行接口芯片
• 4.2.2 辅助数据、时钟及相关信号形成
• 4.2.3 遥控和监测
• 4.3 软件设计
• 4.3.1 FPGA的自顶而下设计方法
• 4.3.2 硬件描述语言概述
• 4.3.3 软件设计流程
• 4.3.4 功能仿真与时序验证
• 4.4 小结
• 第五章 数据传输、记录及显示单元
• 5.1 USB概述
• 5.1.1 USB传输模式
• 5.2 数据传输、记录及显示单元设计
• 5.2.1 低电压差分信号传输接口
• 5.2.2 FPGA功能模块
• 5.2.3 USB传输模块
• 5.3 软件设计
• 5.3.1 FPGA的软件设计
• 5.3.2 C8051F320的软件设计
• 5.4 小结
• 第六章 高斯随机噪声源
• 6.1 常见的噪声发生器设计方法
• 6.1.1 用模拟器件产生
• 6.1.2 用数字技术产生
• 6.2 均匀分布的伪随机序列的产生
• 6.2.1 m序列
• 6.2.2 数学递推法
• 6.2.3 混沌映射
• 6.2.3.1 混沌理论
• 6.2.3.2 Tent映射
• 6.3 均匀噪声转为高斯噪声
• 6.3.1 软件法
• 6.3.2 低通滤波器法
• 6.3.3 映射函数法
• 6.4 高斯噪声源设计方案
• 6.4.1 高速 D/A转换
• 6.5 软件设计
• 6.6 小结
• 第七章 结束语
• 附图
• 附图 A
• 附图 B
• 附图 C
• 附图 D
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢