空管二次雷达专用ASIC芯片设计

发布时间：2024-06-01 06:31

　　当今在全球范围内,空中交通运行日益繁忙,为真正在空中飞行器监视管理上取得技术突破,把新兴的基于S模式的ADS-B技术应用在空管系统中成为了当下空管领域迫切的要求。ADS-B是一种先进的自动相关监视技术,通过广播的形式工作,具有精度高、成本低、安全性好、效率高等特点,已为多国民航组织所采用。因此对基于ADS-B的空管雷达系统的研究对我国空管技术的进步和民航事业的发展,以及打破当前我国对国外雷达专用芯片的进口依赖具有重要的意义。本论文针对二次雷达系统中的地面应答接收机部分,完成了应用于此场景下的空管二次雷达专用ASIC芯片的设计。重点介绍了对此ASIC芯片中ADS-B信号处理通道的功能在FPGA平台上完成各种功能算法的原型验证,并在原型验证通过后进行了基于标准单元的半定制ASIC设计的全过程。将ADS-B接收机的信号收发功能通过专用集成电路芯片来实现,相比通用的集成电路它在包括功耗、体积、可靠性、安全等级、性能等方面都有显著的优势,而且一旦实现量产还会有更低的成本。本课题针对主要研究目标,分别完成了以下几个方面的工作:1.根据空中交通管制在国内外的发展历史和现状,探讨当下先进的二次雷达的工...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 本课题的国内外研究历史与现状
    1.3 本人的主要工作与创新成果
    1.4 本论文的结构安排
第二章 二次雷达系统及信号收发相关的通信理论
    2.1 空中交通管制及ADS-B技术概述
        2.1.1 空中交通管制的方法与分类
        2.1.2 ADS-B系统简介及其主要工作模式
    2.2 二次雷达及其询问/应答的基本理论
        2.2.1 空管二次雷达介绍及选用标准
        2.2.2 询问/应答的工作原理及其信号格式说明
    2.3 单脉冲体制雷达及其尺度测量方式
    2.4 S模式的优势及其应用
    2.5 本章小结
第三章 专用集成电路设计基础
    3.1 ASIC芯片的分类
    3.2 基于标准单元的ASIC设计
        3.2.1 基于标准单元方法设计的ASIC特性
        3.2.2 ASIC设计的流程
    3.3 应用于二次雷达系统的ASIC芯片
    3.4 本章小结
第四章 芯片功能的FPGA原型验证
    4.1 FPGA的选型及其开发环境介绍
        4.1.1 FPGA芯片及开发板的选型
        4.1.2 原型验证的软件设计和硬件开发环境介绍
    4.2 对ASIC功能进行原型验证的意义及方法
    4.3 ADS-B接收机算法的逻辑设计及实现
        4.3.1 A/D采样的算法及硬件实现
        4.3.2 数字混频及低通滤波的算法及逻辑设计
        4.3.3 UART转 SPI的关键算法及参数配置模块的逻辑设计
        4.3.4 CRC数据校验及纠错算法的设计实现
    4.4 针对关键算法的仿真分析与FPGA上板测试的结果
        4.4.1 UART数据收发模块的功能仿真及资源消耗分析
        4.4.2 CRC数据校验及纠错功能仿真
    4.5 本章小结
第五章 专用集成电路芯片的设计
    5.1 前端设计
    5.2 仿真验证及时序分析
    5.3 后端设计
    5.4 流片及测试
    5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3985552