中断连续波雷达信号处理系统设计及FPGA实现

发布时间：2017-04-01 22:10

  本文关键词：中断连续波雷达信号处理系统设计及FPGA实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：中断连续波雷达结合了脉冲多普勒雷达和连续波雷达的优势,采用收发分时的工作方式,克服了连续波雷达发射泄漏的问题,有效提升了雷达的检测性能。同样,数字阵列雷达具有瞬时动态范围大、波束形成灵活、抗干扰能力强、空间自由度高等优点。两者分别从雷达信号形式和雷达天线扫描方式角度出发,代表着雷达未来的发展方向。本文首先研究了二相编码、多相编码、线性调频等常用雷达发射信号的特性,并分别对中断连续波雷达的目标回波、目标起伏、杂波进行了分析,在此基本上建立了中断连续波雷达中频回波模型。其次,设计了适合FPGA实现的信号处理算法,包括数字下变频、频域脉冲压缩与旁瓣抑制、杂波抑制、动目标检测等处理模块,针对杂波抑制部分,研究了一种基于零点设计法的MTI滤波器,针对频域脉压过程中可能存在的特殊旁瓣,设计了一种基于分段重叠循环卷积法的频域脉压系统,在此基础上利用Matlab构建了信号处理仿真系统,通过仿真验证了信号处理算法的可行性和性能。然后,设计实现了18通道信号采集处理硬件系统,硬件采用高速ADC、FPGA和多核DSP的构架,根据电路的功能和性能要求完成了硬件系统的方案设计、电路图和PCB设计,并对硬件电路进行了调试和性能测试。最后,在硬件平台上完成了信号处理系统的FPGA实现,通过逻辑分析仪和Matlab测试结果,验证了信号处理系统算法设计与FPGA实现的正确性。
【关键词】：中断连续波 杂波抑制 脉冲压缩 多通道采集 FPGA
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 课题研究背景7-8
• 1.2 中断连续波雷达的关键技术8-10
• 1.3 本文的主要工作及内容安排10-12
• 2 中断连续波雷达回波信号建模与仿真12-27
• 2.1 雷达发射信号分析12-18
• 2.1.1 二相编码信号12-14
• 2.1.2 多相编码信号14-16
• 2.1.3 线性调频信号16-18
• 2.2 中断连续波雷达回波模型18-19
• 2.3 目标起伏模型19-21
• 2.4 杂波建模与仿真21-25
• 2.4.1 杂波统计模型22-24
• 2.4.2 杂波仿真24-25
• 2.5 中断连续波雷达回波信号仿真25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 3 信号处理算法设计与仿真27-45
• 3.1 信号处理单元的基本结构27
• 3.2 数字下变频27-30
• 3.3 脉冲压缩系统设计30-36
• 3.3.1 频域脉冲压缩30-33
• 3.3.2 旁瓣抑制33-36
• 3.3.3 脉冲压缩仿真结果36
• 3.4 杂波抑制36-42
• 3.4.1 杂波对消器37-39
• 3.4.2 基于零点设计法的MTI滤波器39-41
• 3.4.3 杂波抑制仿真结果41-42
• 3.5 动目标检测42-44
• 3.5.1 动目标检测原理42-43
• 3.5.2 动目标检测仿真结果43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 4 多通道信号处理硬件系统设计与实现45-62
• 4.1 硬件电路总体方案45-47
• 4.2 核心电路设计47-55
• 4.2.1 ADC电路47-49
• 4.2.2 外部存储器电路49-50
• 4.2.3 电源模块50-54
• 4.2.4 时钟电路54-55
• 4.3 核心电路功能与性能测试55-61
• 4.3.1 电源网络测试55-57
• 4.3.2 ADC测试57-59
• 4.3.3 DDR3存储器测试59-61
• 4.3.4 FPP加载模式测试61
• 4.4 本章小结61-62
• 5 信号处理系统的FPGA实现62-70
• 5.1 信号处理系统总体设计62
• 5.2 信号处理系统FPGA实现62-68
• 5.2.1 数字下变频模块62-64
• 5.2.2 频域脉冲压缩模块64-66
• 5.2.3 杂波抑制模块66-68
• 5.2.4 FFT模块68
• 5.3 系统功能测试68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 6 总结70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士期间的研究成果和参与的科研项目75

【参考文献】

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本文编号：281387