X波段OFDM雷达收发前端的设计与实现

发布时间：2022-11-07 18:51

　　随着电子技术和航海业的迅速发展,雷达被广泛地应用于航海、交通和勘探等领域。基于正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）体制的雷达因具有波形设计灵活、距离分辨率高、多普勒分辨率高、多载频、频带利用率高、抗多径干扰能力强和便于集成等优点成为研究热点。OFDM雷达在民用领域最典型的应用之一就是船舶导航,船舶导航雷达具有狭水道引航、定位、船只避让、夜间导航等作用,有效的保障船只的航行安全。为满足近距离探测的航海作业需求,本文对OFDM导航雷达进行研究,分析OFDM导航雷达的基本原理,提出一种X波段（9.3GHz-9.4GHz）75MHz带宽的OFDM导航雷达总体设计方案,并进行了硬件实现及实验验证。本文的主要工作内容如下:首先,分析了OFDM雷达基本原理,根据OFDM导航雷达的应用场景和相关性能需求,提出本系统的射频前端性能指标并设计该系统的总体方案,根据系统方案完成了主要的应用芯片选型,并对各主要模块进行了可行性分析论证。其次,进行OFDM导航雷达射频前端的硬件电路设计与实现。按照模块化的思想将整个系统划分为电源模块、控制... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 船舶导航雷达的发展及研究现状
        1.2.2 OFDM雷达发展及研究现状
    1.3 本文主要研究内容及章节安排
第2章 OFDM雷达关键技术理论分析
    2.1 OFDM基本原理及特点
        2.1.1 OFDM基本原理
        2.1.2 OFDM信号优缺点
    2.2 OFDM雷达关键技术分析
        2.2.1 OFDM雷达系统框架
        2.2.2 OFDM雷达主要特点
        2.2.3 OFDM雷达测距原理
        2.2.4 OFDM雷达测向原理
    2.3 本章小结
第3章 OFDM雷达方案研究与设计
    3.1 雷达性能指标设计
        3.1.1 发射机主要技术指标
        3.1.2 接收机主要技术指标
        3.1.3 关键技术指标分析
    3.2 收发前端系统方案设计
        3.2.1 系统结构设计
        3.2.2 系统方案设计
    3.3 主要芯片选型
        3.3.1 数模转换器AD9122
        3.3.2 中频可变增益放大器ADL5205
        3.3.3 ADC驱动器
        3.3.4 I/Q混频器HMC520ALC4
        3.3.5 低噪声放大器HMC903LC3E
        3.3.6 功率放大器HMC1082
        3.3.7 本振频率源ADF5355
    3.4 系统方案可行性分析
        3.4.1 发射链路
        3.4.2 接收链路
        3.4.3 时钟频率源模块
        3.4.4 控制模块
        3.4.5 电源模块
    3.5 本章小结
第4章 系统硬件设计及实现
    4.1 硬件结构设计
    4.2 发射链路设计
        4.2.1 数模转换模块设计
        4.2.2 中频放大模块设计
        4.2.3 上变频模块设计
        4.2.4 功率放大模块设计
    4.3 接收链路设计
        4.3.1 接收链路低噪声放大模块设计
        4.3.2 接收链路下变频模块设计
        4.3.3 接收链路中频放大模块设计
    4.4 时钟频率源模块设计
        4.4.1 时钟模块设计
        4.4.2 本振频率源模块设计
    4.5 控制模块设计
    4.6 电源模块设计
        4.6.1 ADF5355 电源设计
        4.6.2 EP3C16Q240C8N电源设计
    4.7 电路实现
        4.7.1 印制电路板制作基本注意事项
        4.7.2 PCB布局布线
    4.8 本章小结
第5章 系统测试
    5.1 测试方案
    5.2 测试环境
    5.3 测试结果
        5.3.1 时钟模块测试
        5.3.2 本振频率源测试
        5.3.3 发射信号测试
        5.3.4 系统测试
        5.3.5 接收链路噪声系数测试
    5.4 测试结果分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]电子海图在船舶航行中的应用[J]. 潘春兰.  市场周刊(理论研究). 2017(12)
[2]船舶导航系统中雷达与AIS信息融合系统分析[J]. 申其兵.  中国修船. 2017(06)
[3]新体制民用雷达与实时信息处理研究[J]. 龙腾,丁泽刚,李银川,田卫明,刘海波,姚迪,曾涛.  数据采集与处理. 2017(04)
[4]衰落信道中OFDM信号干扰功率分配研究[J]. SaiDhiraj Amuru,R.Michael Buehrer,叶云霞.  通信对抗. 2017 (02)
[5]利用信道状态信息的室内定位方法[J]. 刘逸博,修春娣,朱云龙.  计算机工程与应用. 2016(22)
[6]现代导航雷达的应用[J]. 姜波.  天津航海. 2016(01)
[7]基于OFDM调制雷达信号仿真分析[J]. 施祥同,王磊,叶春燚.  电子信息对抗技术. 2014(01)
[8]国外航海雷达现状及发展趋势[J]. 张杨,曾浩,察豪,罗军.  电讯技术. 2013(12)
[9]船用导航雷达的技术发展及最新应用[J]. 彭祥龙.  电讯技术. 2013(09)
[10]雷达通信一体化共享信号技术研究[J]. 杨瑞娟,陈小民,李晓柏,程伟.  空军预警学院学报. 2013(01)

硕士论文
[1]非线性OFDM接收机脉冲干扰抑制方法与性能的研究[D]. 丛婉.中国民航大学 2017
[2]OFDM雷达通信一体化信号设计与峰均比降低技术研究[D]. 张春蕾.南京理工大学 2017
[3]船用调频连续波雷达信号处理关键算法研究与实现[D]. 高志强.电子科技大学 2016
[4]基于脉冲压缩技术的船用导航雷达数字信号处理设计[D]. 潘伟.电子科技大学 2015
[5]船舶导航雷达系统控制设计与实现[D]. 鲁建彬.南京信息工程大学 2014
[6]X波段船舶导航雷达收发机的设计与实现[D]. 潘安.南京信息工程大学 2014
[7]雷达发射机和接收机设计[D]. 邵超.西安电子科技大学 2012
[8]正交频分复用雷达系统及其信号处理研究[D]. 杨璐.南京理工大学 2010



本文编号：3704217