高分辨SAR射频目标仿真技术研究

论文摘要

自二次大战以来,雷达技术有了极大的发展,为了从回波信号中提取更多的目标特征信息,需要提高雷达的距离分辨率和方位分辨率,其中合成孔径技术(SAR)就是提高雷达方位分辨率的有效方法。最近十年,在民用和军用领域,SAR得到广泛应用。可以肯定SAR成像的更多应用将从探测距离、分辨率和图像质量等方面对SAR雷达提出更高的要求。在SAR研制过程中,需要对雷达各分机系统进行测试,并根据测试结果对各分机进行进一步优化改进。同时对于雷达成像算法,也需要一定的手段进行验证。从雷达研制、调试还是保证科研项目顺利进行的角度而言,都需要建立相应的调试仿真手段。SAR目标仿真可以根据机载或星载SAR的回波信号特性,建立模型,产生目标回波信号数据,然后通过硬件手段将回波数据转化为视频或射频信号,注入到雷达接收或数据处理单元,以测试雷达性能和成像算法。SAR雷达的成像原理决定了SAR目标信号为复杂的宽带线性调频信号。对宽带线性调频信号,通常有模拟和数字两种产生方法。本文对合成孔径雷达目标信号特征进行分析和研究,提出了实现宽带回波信号的几种方法。并在此基础上,详细介绍了实现SAR目标仿真的几种工程实现方案,包括数字储频方式和直接数字存储方式。其中对基于DDR存储器的直接数字存储方式的SAR目标仿真系统的工作原理、关键技术等进行了深入的讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 SAR目标仿真技术发展概况
• 1.3 研究内容
• 1.4 本文内容介绍
• 2 合成孔径雷达技术
• 2.1 概述
• 2.2 合成孔径雷达原理
• 2.2.1 合成孔径的形成
• 2.2.2 距离分辨率
• 2.2.3 方位分辨率
• 2.3 SAR回波信号特性
• 2.4 SAR目标分类
• 3 宽带线性调频信号的产生
• 3.1 模拟方法
• 3.2 数字方法
• 3.3 正交调制
• 3.3.1 正交调制原理
• 3.3.2 幅相不平衡对正交调制的影响
• 3.3.3 载漏和镜像对正交调制的影响
• 4 SAR射频目标仿真的工程实现
• 4.1 采用数字储频的SAR目标仿真
• 4.1.1 系统组成
• 4.1.2 方案概述
• 4.1.3 数字储频器
• 4.1.4 上下变频器
• 4.2 采用直接数字存储的SAR目标仿真
• 4.2.1 系统组成
• 4.2.2 工作原理
• 4.2.3 矢量信号发生器
• 4.2.4 正交调制器
• 5 直接数字存储SAR目标仿真系统设计
• 5.1 FPGA平台
• 5.1.1 Virtex-Ⅱ系列器件特征
• 5.1.2 可编程逻辑块CLB
• 5.1.3 数字时钟管理
• 5.1.4 可编程输入输出模块
• 5.1.5 LVDS接口设计
• 5.1.6 FPGA片内存储器设计
• 5.2 DDR存储器
• 5.2.1 SDRAM介绍
• 5.2.2 DDR内存的特点
• 5.2.3 DDR功能介绍
• 5.2.4 DDR内存的触发读写
• 5.3 USB接口
• 5.3.1 USB接口介绍
• 5.3.2 USB接口芯片
• 5.3.3 Slave FIFO接口
• 5.3.4 USB接口配置
• 5.4 DDR内存控制器的实现
• 5.4.1 控制器功能划分
• 5.4.2 控制逻辑的输入输出信号
• 5.4.3 DDR写
• 5.4.4 DDR读
• 5.5 USB接口逻辑设计
• 5.6 用户接口设计
• 5.6.1 命令接口
• 5.6.2 输出接口
• 5.6.3 输入接口
• 5.6.4 回放接口
• 5.7 DA变换
• 5.7.1 DA电路设计
• 5.7.2 I/Q信号处理
• 5.8 宽带信号正交调制
• 5.8.1 正交调制
• 5.8.2 幅相预失真补偿
• 5.9 软件设计
• 5.9.1 USB驱动软件
• 5.9.2 目标模型仿真
• 5.10 目标仿真结果分析
• 6 结论
• 攻读学位期间获奖和发表论文情况
• 致谢
• 参考文献