宽带PD雷达回波模拟器设计与性能验证

发布时间：2017-07-29 04:17

  本文关键词：宽带PD雷达回波模拟器设计与性能验证

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【摘要】：在雷达设备的研发和测试过程中，为了对雷达信号处理机进行功能测试评估，同时，为了避免外场试验的财力消耗，通常要用到逼真性高、工作运行可靠的雷达回波模拟设备，它是对目标及电磁环境模拟的一种必备的辅助测试设备。 本文基于FPGA+DSP架构的DRFM板，实现了一种参数可配置的多假想目标、多输出通道、高模拟精度的雷达回波产生系统。该回波模拟器可在上位机控制界面上设置假想目标的距离坐标、速度矢量、空间方位等目标航迹状态参数，也可以设置被试雷达系统的参数，包括雷达发射信号参数，天线方向图模型等，然后通过实现采集雷达发射信号，调制可设置的目标信息，输出模拟的雷达回波信号，支持连续波和脉冲工作体制，并具备当前状态显示与通信功能。 本文首先介绍了系统的基本功能、应用方式及总体设计思路，然后基于常见的雷达发射信号模型详细介绍了回波模拟的原理，重点推导或修正了宽带去斜信号和调频步进信号的生成模型与常见杂波的产生，以及扩展目标的模拟及信号参数估计中的包络检波和测频方法；然后用Verilog实现了回波调制过程的数据处理，并用Modelsim对FPGA各模块进行了仿真，最后在专用DRFM板上调试输出回波信号。用数采器对模拟数据进行采集，作自闭环验证。用Matlab对实采数据进行数据分析，运用脉冲压缩、单脉冲测角、动目标检测（MTD）等信号处理算法，对模拟的回波进行测距、测速和测角。通过测试结果与所设置参数的对比，表明模拟器各项指标符合设计需求，具有较高的精度。
【关键词】：回波模拟 方向图 瞬时测频 扩展目标
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景与意义10
• 1.2 回波模拟器国内外研究现状10-13
• 1.3 雷达回波模拟器发展趋势13
• 1.4 本文研究内容与结构安排13-15
• 第2章 回波模拟系统概述15-19
• 2.1 系统功能概述15
• 2.2 系统工作模式15-17
• 2.3 系统总体设计17-19
• 第3章 回波模拟原理19-38
• 3.1 点目标调制19-26
• 3.1.1 相位调制原理推导19-25
• 3.1.2 包络延时调制25-26
• 3.2 扩展目标调制26-28
• 3.2.1 扩展目标模拟原理26-27
• 3.2.2 扩展目标仿真实现27-28
• 3.3 目标方位与回波幅度28-32
• 3.3.1 雷达方程28-29
• 3.3.2 目标方位模拟29-32
• 3.4 包络检波与测频方法32-35
• 3.4.1 包络检波方法32-33
• 3.4.2 测频方法33-35
• 3.5 杂波模拟原理35-37
• 3.5.1 杂波模拟原理概述35
• 3.5.2 杂波幅度统计特性35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 中频系统的模块级设计38-63
• 4.1 系统实现框图38
• 4.2 System Gen 软件介绍38-40
• 4.2.1 System Generator 概述38-39
• 4.2.2 System Generator 设计流程39-40
• 4.3 数据采集与系统指标40-41
• 4.3.1 带通采样定理40-41
• 4.3.2 AD 指标与系统需求41
• 4.4 信号数据流处理41-61
• 4.4.1 信号生成模块41-43
• 4.4.2 上下变频模块43-48
• 4.4.3 插值和抽取的多相实现48-52
• 4.4.4 基带调制模块52-55
• 4.4.5 扩展目标的实现55-56
• 4.4.6 杂波的 FPGA 实现56-59
• 4.4.7 包络检波与测频模块设计59-61
• 4.5 DSP 参数解算单元61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第5章 系统设计与工程实现63-71
• 5.1 系统的硬件实现63-68
• 5.1.1 总体介绍63-64
• 5.1.2 DRFM 单元模块64-66
• 5.1.3 主控模块66
• 5.1.4 定时触发模块66-68
• 5.2 系统的软件实现68-69
• 5.2.1 软件设计流程68-69
• 5.2.2 上位机控制界面69
• 5.3 本章小结69-71
• 第6章 系统的闭环验证与回波处理71-85
• 6.1 数据处理流程71
• 6.2 测距方法71-76
• 6.2.1 脉冲压缩71-74
• 6.2.2 去斜方法74-76
• 6.3 测角处理方法76-81
• 6.3.1 直接比幅法测角77-78
• 6.3.2 幅度和差法测角78-79
• 6.3.3 角度模拟实现与结果验证79-81
• 6.4 测速方法81-84
• 6.4.1 MTD 窄带滤波器组分析81-82
• 6.4.2 MTD 的实现与测速原理82-83
• 6.4.3 速度模拟测试结果83-84
• 6.5 本章小结84-85
• 总结与展望85-86
• 参考文献86-90
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单90-91
• 致谢91

【参考文献】

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本文编号：587452