基于FPGA的谐波雷达设计与实现
发布时间：2021-09-07 07:44
非线性目标在受到射频信号照射后,会向周围散射二次和三次谐波信号,谐波雷达的功能就是接收并处理非线性目标散射的二次和三次谐波信号,以此探测非线性目标的具体位置。现实生活中的比较常见的非线性目标有窃听器、跟踪器和电子起爆器等,谐波雷达能够有效的探测隐蔽的电子装置、电子引信地雷和电子爆炸物等。因此,谐波雷达可以广泛应用于地铁站,火车站,飞机场等公共安全检查,考试高科技作弊预防,个人隐私保护等领域。以谐波雷达的应用需求为设计导向,参考国内外的研究现状及发展趋势,制定了系统功能及技术指标,并设计了一款基于FPGA的探测灵敏度高,抗干扰能力强,探测距离远,误警率和漏警率低的谐波雷达。在设计谐波雷达过程中,首先对现有的雷达基础理论及原理进行了分析,以此作为本课题研究的理论基础,对非线性目标特性及其模型理论进行了详细的研究,主要包括非线性目标的伏安特性的研究以及数学模型和物理模型的建立,推导了谐波雷达的截面积方程和雷达方程。以谐波雷达的截面积方程和雷达方程为理论基础,设计了发射机、接收机、数字信号处理和人机交互平台4个层次清晰的系统组成架构。发射机的主要功能是将零中频的线性调频信号通过IQ调制电路得到...
【文章来源】：桂林电子科技大学广西壮族自治区
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PN 结的伏安特性曲线
图 2.3 非线性目标的物理模型，可以将非线性目标的物理模型等效为三个模拟受到电磁波照射后，产生的感应电压源和等效输压源，Ri为等效输入电阻；第二个模拟过程为非非线性目标呈现非线性特性， I 为非线性2 33 a V ...，G 为并接在非线性受控电流源上的；第三个模拟过程为非线性目标谐波再辐射的过成的电压，Rr为非线性目标谐波再辐射时等效电基尔霍夫电流定律和电压定律，非线性目标的物ig ri i1V( G)V GV I(V)R R g rr1GV ( G)V I(V)R 31 3I(V) a V a VV V V
图 3.4AD9117 芯片功能框图7 是一款低功耗数模转换器（DAC），利用 0 V~1.2 V 的可调共模电平大于 0 V 的其它元件轻松接口。提供 125 MSPS 采样压范围（1.8 V~3.3 V）和低功耗特性，总功耗在 100 MSPS 时降期间可以进入睡眠模式和省电模式[24-26]。AD9117 完全符合谐耗的要求。DAC 电路设计图如图 3.5 所示。R122 00402R119 00402AGNDAGNDR120 DNP0201R121 DNP0201[5B8]DAC_DB[13:0]R114 DNP0201R118 DNP0201L17DNPU16AD9117DB111DB102DB93DB84DDVDIO5DDVD7DB78DB69DB510DB411DB312DB213DB114DB015DCLKIO16CDVD71CLKIN18CMLQ20DB1240DB1339RLQN21QOUTN22QOUTP23RLQP24VDAD62RLIP27IOUTP28IOUTN29RLIN30CMLI31VDDR_1V8DAC_RLINTXDAC_I-TXDAC_I+DAC_RLIPDAC_DB13DAC_DB12DAC_DB11DAC_DB10DAC_DB9DAC_DB8DAC_DB7DAC_DB6DAC_DB5DAC_DB4DAC_DB3DAC_DB2DAC_DB1DAC_DB0DAC_CLKINC268 0.1uFC0402C2661uFC0402AGNDC260 0.1uFC0402C265 0.1uFC0402C267 0.1uFC0402DAC_CMLIDAC_RLQPTXDAC_Q+TXDAC_Q-DAC_RLQNDAC_CMLIAGNDVDDR_1V8AVCC_3V3L182.2uHAVDD_1V8DAC_DCLKIO[5A8]DAC_DCLKIO
【参考文献】：
期刊论文
[1]行波管有源组阵技术[J]. 周碎明,郝保良. 真空电子技术. 2018(03)
[2]基于便携式谐波雷达技术跟踪昆虫运动行为的应用方法[J]. 杜田华,桂连友,黄秀琴,罗杰,何章章,华登科,王福莲. 应用昆虫学报. 2018(02)
[3]非线性结点探测器[J]. 何昌见,钟鑫. 现代世界警察. 2017(02)
[4]基于光全反射原理的乳化液浓度检测系统设计[J]. 陈义,李鸿. 软件导刊. 2016(08)
[5]一种宽带零中频收发前端设计[J]. 陈星锜,陈建军. 电子设计工程. 2015(01)
[6]基于CAN总线的水产养殖水质在线监控系统设计与实现[J]. 王誉树,蔡强,郭冬莲,诸寅,章晓眉. 电子器件. 2014(04)
[7]机载合成孔径激光雷达相位调制信号性能分析和成像处理[J]. 杜剑波,李道京,马萌. 雷达学报. 2014(01)
[8]基于非线性目标特性的远程探雷技术研究[J]. 汪海勇,唐云峰. 微波学报. 2013(Z1)
[9]基于CORDIC算法的线性调频信号产生[J]. 朱双兵,杨维明,吴恙,胡晶. 电子器件. 2013(04)
[10]移动基站电磁辐射对环境影响的建模仿真及分析研究[J]. 李丰硕,陈志. 中国新通信. 2013(13)
博士论文
[1]基于射频电光调制的相位法测距关键技术研究[D]. 刘玉周.华中科技大学 2015
硕士论文
[1]多光谱物证分析仪的研究与实现[D]. 胡斯.桂林电子科技大学 2018
[2]宽带高速电台收发信机设计与实现[D]. 蔡松平.电子科技大学 2018
[3]射频信号记录回放系统设计与实现[D]. 曹京胜.中北大学 2018
[4]基于DGS结构的微波滤波器研究与设计[D]. 付海航.南京邮电大学 2017
[5]宽带接收机中的非均匀采样技术研究[D]. 张涛.西安电子科技大学 2017
[6]基于DDS的L波段频率源的研究与设计[D]. 张威威.湖南大学 2017
[7]压缩感知方法及在探地雷达信号采集中的模拟研究[D]. 邵攀.中国地质大学(北京) 2017
[8]基于压缩传感理论的雷达信号检测方法研究[D]. 房梦雷.大连海事大学 2017
[9]基于FPGA的高速串行传输技术研究[D]. 尚自乾.陕西师范大学 2017
[10]小型化高能电子探测器原理样机研制[D]. 赵婷.中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) 2017
本文编号：3389149
【文章来源】：桂林电子科技大学广西壮族自治区
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PN 结的伏安特性曲线
图 2.3 非线性目标的物理模型，可以将非线性目标的物理模型等效为三个模拟受到电磁波照射后，产生的感应电压源和等效输压源，Ri为等效输入电阻；第二个模拟过程为非非线性目标呈现非线性特性， I 为非线性2 33 a V ...，G 为并接在非线性受控电流源上的；第三个模拟过程为非线性目标谐波再辐射的过成的电压，Rr为非线性目标谐波再辐射时等效电基尔霍夫电流定律和电压定律，非线性目标的物ig ri i1V( G)V GV I(V)R R g rr1GV ( G)V I(V)R 31 3I(V) a V a VV V V
图 3.4AD9117 芯片功能框图7 是一款低功耗数模转换器（DAC），利用 0 V~1.2 V 的可调共模电平大于 0 V 的其它元件轻松接口。提供 125 MSPS 采样压范围（1.8 V~3.3 V）和低功耗特性，总功耗在 100 MSPS 时降期间可以进入睡眠模式和省电模式[24-26]。AD9117 完全符合谐耗的要求。DAC 电路设计图如图 3.5 所示。R122 00402R119 00402AGNDAGNDR120 DNP0201R121 DNP0201[5B8]DAC_DB[13:0]R114 DNP0201R118 DNP0201L17DNPU16AD9117DB111DB102DB93DB84DDVDIO5DDVD7DB78DB69DB510DB411DB312DB213DB114DB015DCLKIO16CDVD71CLKIN18CMLQ20DB1240DB1339RLQN21QOUTN22QOUTP23RLQP24VDAD62RLIP27IOUTP28IOUTN29RLIN30CMLI31VDDR_1V8DAC_RLINTXDAC_I-TXDAC_I+DAC_RLIPDAC_DB13DAC_DB12DAC_DB11DAC_DB10DAC_DB9DAC_DB8DAC_DB7DAC_DB6DAC_DB5DAC_DB4DAC_DB3DAC_DB2DAC_DB1DAC_DB0DAC_CLKINC268 0.1uFC0402C2661uFC0402AGNDC260 0.1uFC0402C265 0.1uFC0402C267 0.1uFC0402DAC_CMLIDAC_RLQPTXDAC_Q+TXDAC_Q-DAC_RLQNDAC_CMLIAGNDVDDR_1V8AVCC_3V3L182.2uHAVDD_1V8DAC_DCLKIO[5A8]DAC_DCLKIO
【参考文献】：
期刊论文
[1]行波管有源组阵技术[J]. 周碎明,郝保良. 真空电子技术. 2018(03)
[2]基于便携式谐波雷达技术跟踪昆虫运动行为的应用方法[J]. 杜田华,桂连友,黄秀琴,罗杰,何章章,华登科,王福莲. 应用昆虫学报. 2018(02)
[3]非线性结点探测器[J]. 何昌见,钟鑫. 现代世界警察. 2017(02)
[4]基于光全反射原理的乳化液浓度检测系统设计[J]. 陈义,李鸿. 软件导刊. 2016(08)
[5]一种宽带零中频收发前端设计[J]. 陈星锜,陈建军. 电子设计工程. 2015(01)
[6]基于CAN总线的水产养殖水质在线监控系统设计与实现[J]. 王誉树,蔡强,郭冬莲,诸寅,章晓眉. 电子器件. 2014(04)
[7]机载合成孔径激光雷达相位调制信号性能分析和成像处理[J]. 杜剑波,李道京,马萌. 雷达学报. 2014(01)
[8]基于非线性目标特性的远程探雷技术研究[J]. 汪海勇,唐云峰. 微波学报. 2013(Z1)
[9]基于CORDIC算法的线性调频信号产生[J]. 朱双兵,杨维明,吴恙,胡晶. 电子器件. 2013(04)
[10]移动基站电磁辐射对环境影响的建模仿真及分析研究[J]. 李丰硕,陈志. 中国新通信. 2013(13)
博士论文
[1]基于射频电光调制的相位法测距关键技术研究[D]. 刘玉周.华中科技大学 2015
硕士论文
[1]多光谱物证分析仪的研究与实现[D]. 胡斯.桂林电子科技大学 2018
[2]宽带高速电台收发信机设计与实现[D]. 蔡松平.电子科技大学 2018
[3]射频信号记录回放系统设计与实现[D]. 曹京胜.中北大学 2018
[4]基于DGS结构的微波滤波器研究与设计[D]. 付海航.南京邮电大学 2017
[5]宽带接收机中的非均匀采样技术研究[D]. 张涛.西安电子科技大学 2017
[6]基于DDS的L波段频率源的研究与设计[D]. 张威威.湖南大学 2017
[7]压缩感知方法及在探地雷达信号采集中的模拟研究[D]. 邵攀.中国地质大学(北京) 2017
[8]基于压缩传感理论的雷达信号检测方法研究[D]. 房梦雷.大连海事大学 2017
[9]基于FPGA的高速串行传输技术研究[D]. 尚自乾.陕西师范大学 2017
[10]小型化高能电子探测器原理样机研制[D]. 赵婷.中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) 2017
本文编号：3389149
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