合成孔径雷达回波模拟器研制

论文摘要

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种微波成像雷达,由于其能够全天时、全天候的提供高分辨率雷达图像的特性,被广泛应用于国民经济的多种领域。SAR回波模拟技术是SAR研制测试过程中所要用到的关键技术,对于SAR成像算法验证、SAR成像性能测试以及SAR目标识别性能测试等都具有重大的意义。本文主要对SAR回波模拟技术的研究和SAR回波模拟器的研制进行了阐述。本文首先从SAR回波模拟技术的理论出发,着重对距离时域脉冲相干法(Range Time domain Pulse Coherence, RTPC)和二维快速傅立叶变换法(2D Fast Fourier Transformation, 2DFFT)两种典型回波模拟算法进行了研究,并对这两种算法进行了仿真实验。实验结果表明2DFFT对于大型场景的回波运算有着较大优势,而RTPC则在运算内存的占用方面占优。之后结合实际项目设计研制了SAR回波模拟器。在本设计中,SAR回波模拟器主要分为上位机、基带信号产生模块和上变频模块三个部分。其中,上位机利用2DFFT完成了产生原始回波数据的功能;基带信号产生模块通过直接数字合成(Direct Digital Synthesize,DDS)和SDRAM中所存储完整波形数据经D/A转换两种方式完成了将原始回波数据转化为基带回波信号的功能;上变频模块使用正交调制器和上变频器完成了将基带回波信号频带搬移至目标频带的功能。经过功能和技术指标测试,模拟器工作稳定,性能可靠,产生波形信号满足技术指标要求,可以完成对SAR回波信号的模拟功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景、目的及意义
• 1.2 SAR 回波模拟技术综述
• 1.2.1 SAR 回波模拟算法综述
• 1.2.2 SAR 回波模拟器研究现状及分析
• 1.3 主要研究内容与论文内容结构
• 第2章 SAR 回波模拟算法分析
• 2.1 SAR 基本原理
• 2.1.1 SAR 的分类
• 2.1.2 合成孔径原理
• 2.1.3 脉冲压缩技术
• 2.2 SAR 回波信号数学模型
• 2.3 距离时域脉冲相干法
• 2.3.1 原理简述和算法步骤
• 2.3.2 仿真及结果分析
• 2.4 二维快速傅立叶变换法
• 2.4.1 原理简述和算法步骤
• 2.4.2 仿真及结果分析
• 2.5 算法对比
• 2.6 小结
• 第3章 SAR 回波模拟器总体方案设计
• 3.1 SAR 回波模拟器需求分析
• 3.1.1 功能要求
• 3.1.2 技术指标
• 3.2 总体方案设计
• 3.2.1 方案设计原则
• 3.2.2 方案设计分析
• 3.2.3 基带信号产生模块方案设计
• 3.2.4 上变频模块方案设计
• 3.2.5 上位机软件方案设计
• 3.3 小结
• 第4章 SAR 回波模拟器详细设计
• 4.1 基带信号产生模块硬件设计
• 4.1.1 通讯接口
• 4.1.2 控制模块
• 4.1.3 DDS 模块
• 4.1.4 SDRAM-D/A 模块
• 4.1.5 信号调理模块
• 4.2 基带信号产生模块逻辑和程序设计
• 4.2.1 FPGA 逻辑设计
• 4.2.2 DSP 程序设计
• 4.3 上变频模块器件选定
• 4.3.1 正交调制器选定
• 4.3.2 上变频器选定
• 4.4 小结
• 第5章 硬件测试及分析
• 5.1 测试方案
• 5.1.1 测试内容
• 5.1.2 测试设备
• 5.1.3 测试流程
• 5.2 基带信号产生模块测试
• 5.2.1 DDS 模式逻辑测试
• 5.2.2 SDRAM-D/A 模式逻辑测试
• 5.2.3 滤波器测试
• 5.2.4 信号放大模块性能测试
• 5.3 上变频模块测试
• 5.3.1 正交调制器测试
• 5.3.2 上变频器测试
• 5.4 模拟器整体测试及误差分析
• 5.4.1 信号幅频特性测试
• 5.4.2 延时误差分析
• 5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢