全数字宽带雷达信号产生技术研究

论文摘要

现代高科技战争对雷达信号产生器提出了越来越高的要求,要求它具有宽频带、高稳定、快速跳变和输出任意波形的能力。本文结合宽带雷达信号产生理论,对增大雷达信号带宽的各种方法进行分析,选取了宽脉冲内附加线性调频的方法,以扩展信号的频谱。提出了一种全数字宽带雷达信号产生技术,并结合DDS技术设计出一种基于高速并行DDS的新型宽带雷达波形产生器。这种新型全数字宽带雷达波形产生器用较低的工作时钟进行信号处理,经过多路合成后由高采样率的DAC输出信号。信号处理选用FPGA实现,高速DAC选择了ADI公司的AD9739系列芯片,通过硬件电路设计与系统软件的开发,完成了一个操作简便、性能良好的雷达波形产生系统。并对系统输出信号的时域、频域特性进行测试分析,昀后采集数据做脉冲压缩处理。综述本文的主要工作如下:（1）对宽带雷达信号的产生理论进行了阐述,主要论述了昀常用的宽带雷达信号——线性调频信号,并介绍了直接数字合成（D irect Digital Synthesis,简称DDS）产生线性调频信号的理论。（2）根据多速率信号处理中抽取和插值理论,提出了一种利用并行DDS产生宽带雷达信号的方法,该方法以较低的速率进行信号处理,以高速率完成信号输出。（3）设计了一种主要由FPGA和DAC组成的全数字宽带雷达波形产生器, FPGA为Virtex-5系列,DAC为AD9739。同时采用Matlab进行控制软件设计,可由PC直接控制波形的产生。（4）用MATLAB软件控制系统输出任意波形,并对输出信号的时域、频域特性进行测试分析,昀后采集线性调频信号数据做脉冲压缩处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 宽带雷达信号产生技术发展现状
• 1.3 论文主要工作
• 第二章 宽带雷达信号产生方法
• 2.1 线性调频源实现方法
• 2.1.1 LFM 信号的产生
• 2.1.2 LFM 信号的时域分析
• 2.1.3 LFM 信号的频谱分析
• 2.2 线性调频信号的脉冲压缩实现
• 2.2.1 脉冲压缩技术[3]
• 2.2.2 线性调频信号通过匹配滤波器的输出
• 2.3 线性调频信号的DDS 实现
• 2.3.1 DDS 的原理[2]
• 2.3.2 实际参数波形输出DDS 的输出信号频谱分析
• 2.3.3 提高DDS 频谱纯度
• 第三章 基于并行DDS 的宽带雷达信号产生技术
• 3.1 多速率信号处理技术[4][1]
• 3.1.1 数字信号的表示
• 3.1.2 抽取
• 3.1.3 插值
• 3.2 新型高速并行DDS 实现方法
• 3.2.1 理论分析
• 3.2.2 实现方法
• 第四章 全数字宽带雷达波形产生器硬件设计
• 4.1 系统设计指标
• 4.2 总体技术方案
• 4.3 主要芯片选型
• 4.3.1 Virtex-5 FPGA
• 4.3.2 AD9739
• 4.4 系统设计
• 4.4.1 DAC 模式选择
• 4.4.2 高速数据接口设计
• 4.4.3 DAC 模拟输出和时钟输入设计
• 4.5 系统硬件主要电路
• 4.5.1 主要电路原理图及 PCB 图
• 4.5.2 系统硬件实物图
• 第五章 系统软件设计及性能测试
• 5.1 FPGA 程序设计
• 5.1.1 RS232 串口通信模块设计
• 5.1.2 通信协议模块
• 5.1.3 AD9739 接口模块
• 5.1.4 DDS 模块设计
• 5.2 MATLAB 控制软件设计
• 5.3 系统性能测试
• 5.3.1 正常模式
• 5.3.2 混频模式
• 5.3.3 归零模式
• 5.4 脉冲压缩结果
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果