雷达目标模拟系统高速电路的设计与信号完整性分析

论文摘要

在现代雷达系统设计的过程中,雷达射频仿真系统研制已经成为其中的重要环节。雷达目标模拟系统是雷达射频仿真系统中产生目标、杂波和干扰信号的分系统,是雷达射频仿真系统中的重要组成部分,其性能的优劣对整个雷达射频仿真系统的性能具有举足轻重的影响。由于现代宽带雷达的基带信号带宽可高达几百兆赫兹,因此其雷达目标模拟系统须具有宽带相参的特点,其硬件电路是典型的高速电路,必须考虑信号完整性问题。本文首先详细阐述了宽带相参雷达目标模拟系统的组成及原理,针对模拟器宽带相参的特点,提出了一种基于数字射频存储技术(DRFM)的模拟器系统解决方法,并设计实现了瞬时带宽为400MHz的数字射频信号采集、存储及实时处理系统的高速硬件电路。可以满足瞬时带宽达400MHz的相参雷达目标、杂波与干扰等信号的模拟要求。本文结合雷达目标模拟器400MHz带宽数字射频处理通道高速电路的设计过程,对高速电路的信号完整性问题进行了较为深入的研究,分析了问题产生的原因并给出了高速电路PCB设计的信号完整性原则。在利用EDA软件Cadence对模拟器400MHz带宽数字射频处理通道PCB进行信号完整性仿真过程中,针对现有的SPICE模型到IBIS模型转化方法未考虑LVDS等差分类信号的缺点,提出了一种改进的模型转化方法,可以有效地消除现有方法因未考虑差分信号特点而产生的失真,并且使用转换得到的高速A/D的IBIS模型对400MHz通道PCB进行信号完整性仿真。仿真的结果证明了转换方法的正确性,验证了400MHz带宽数字射频处理通道的PCB设计能够满足信号完整性要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 雷达射频仿真技术的发展
• 1.3 宽带相参雷达目标模拟系统
• 1.4 模拟器高速电路的信号完整性问题
• 1.5 本文研究内容及论文结构
• 第二章 宽带相参雷达目标模拟器高速电路设计
• 2.1 雷达射频仿真系统的原理和组成
• 2.2 宽带相参雷达目标模拟器高速电路设计
• 2.2.1 数字射频存储处理技术
• 2.2.2 宽带相参雷达目标模拟器工作原理
• 2.2.3 宽带相参雷达目标模拟器系统级设计
• 2.2.4 宽带相参雷达目标模拟器高速电路的设计实现
• 2.2.4.1 高速数据处理通道设计实现
• 2.2.4.2 模拟器400MHz 带宽数字射频处理通道设计实现
• 2.3 本章小结
• 第三章 模拟器高速电路信号完整性分析与PCB 设计
• 3.1 单一网络的信号完整性问题-
• 3.1.1 PCB 走线视为均匀传输线的分析
• 3.1.2 传输线反射分析
• 3.2 传输线的串扰
• 3.2.1 容性、感性耦合串扰计算
• 3.2.2 总串扰的计算
• 3.3 差分对及差分阻抗
• 3.3.1 差分阻抗与共模阻抗
• 3.3.2 差分对返回电流分布及布线的特点
• 3.4 400MHZ 带宽数字射频处理通道高速PCB 设计
• 3.4.1 PCB 叠层设计
• 3.4.2 布局、布线规则
• 3.4.3 差分对布线约束条件
• 3.5 本章小结
• 第四章 雷达目标模拟器高速电路信号完整性仿真
• 4.1 SPICE 模型与IBIS 模型
• 4.1.1 SPICE 模型
• 4.1.2 IBIS 模型
• 4.2 基于PSPICE 的LVDS SPICE 模型到IBIS 模型的转换
• 4.2.1 A/D 芯片 LVDS 驱动电路及相关 SPICE 模型
• 4.2.2 SPICE 模型到IBIS 模型的转换
• up I/V 曲线'>4.2.2.1 提取Pull_up I/V 曲线
• down I/V 曲线'>4.2.2.2 提取Pull_down I/V 曲线
• 4.2.2.3 提取Power-clamp 与Gnd-clamp I/V 曲线
• 4.2.2.4 提取Rising 与Falling V/T 曲线
• 4.2.3 对转换IBIS 模型的仿真
• 4.3 400MHZ 带宽数字射频处理通道PCB 的信号完整性仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文