调频信号脉冲压缩的FPGA实现

发布时间：2017-04-10 17:48

  本文关键词：调频信号脉冲压缩的FPGA实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代脉冲体制雷达中,脉冲压缩技术早已得到了广泛应用。脉冲压缩技术解决了单频脉冲雷达无法兼顾距离分辨能力和雷达最大探测距离的问题。脉冲压缩技术在发射端通过调频、调相等方法,得到大时宽带宽积信号,在接收端通过匹配滤波来获得窄脉冲。调频信号中,线性调频信号(LFM)研究起步较早,设计简单,已经在各类脉冲雷达中得到了广泛应用。LFM信号的一大问题是脉冲压缩后副瓣较高,需要通过加权网络来抑制副瓣,而这又会带来主瓣展宽、信噪比损失等问题。非线性调频信号(NLFM)近年来成为研究热点,它不需要加权网络,直接通过脉冲压缩即可得到较低的副瓣,从而避免了信噪比损失等问题。本文立足于某多功能炮位侦察校射雷达的研发,主要介绍了脉冲压缩系统的理论分析以及在该雷达中的FPGA实现。重点研究了NLFM信号的设计和实现。本文对LFM和NLFM这两种调频信号脉冲压缩的性能做了分析和仿真,并讨论了其实际应用中会遇到的一些问题。针对实际应用实现,主要介绍了数字下变频、脉冲压缩等FPGA模块的设计原理、设计方法、结果验证。对于实际应用中遇到的近距离虚警等问题,进行了仿真分析并提出了解决办法,系统实现后通过靶场实验验证了程序实现的正确性和有效性。
【关键词】：调频信号 数字下变频 脉冲压缩 FPGA实现
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文内容安排11-12
• 第二章 调频信号设计及脉冲压缩性能分析12-34
• 2.1 脉冲压缩原理12-15
• 2.1.1 脉冲压缩基本理论12-14
• 2.1.2 匹配滤波处理14-15
• 2.2 线性调频信号脉冲压缩15-21
• 2.2.1 线性调频信号的时频特性15-17
• 2.2.2 线性调频信号的脉冲压缩17-19
• 2.2.3 旁瓣抑制处理19-21
• 2.3 非线性调频信号的波形设计21-27
• 2.3.1 非线性调频信号设计原理21-25
• 2.3.2 非线性调频信号的产生25-27
• 2.4 调频信号脉冲压缩的性能分析27-33
• 2.4.1 脉冲截断影响分析27-29
• 2.4.2 长短脉冲叠加对脉压性能的影响29-30
• 2.4.3 多普勒耦合时延分析30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 AD采集和数字下变频34-54
• 3.1 概述34
• 3.2 AD采集34-35
• 3.2.1 带通采样定理34-35
• 3.2.2 ADC特性35
• 3.3 数字下变频35-53
• 3.3.1 数字下变频概述35-36
• 3.3.2 NCO数控振荡器36-38
• 3.3.3 滤波器组分析38-40
• 3.3.4 FPGA模块设计40-46
• 3.3.5 近距离虚警问题分析及解决46-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 脉冲压缩的FPGA实现54-71
• 4.1 整体结构设计54-59
• 4.1.1 顶层状态机设计55-58
• 4.1.2 通道一致性校正58-59
• 4.2 脉压计算模块设计59-69
• 4.2.1 模块结构与状态机设计59-61
• 4.2.2 FFT模块设计61-69
• 4.3 仿真验证69-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 性能测试验证71-79
• 5.1 ADC性能测试71-74
• 5.1.1 动态范围测试71-72
• 5.1.2 通带平坦度测试72-73
• 5.1.3 通道一致性测试73-74
• 5.2 FPGA部分整体性能测试74-77
• 5.3 资源消耗77-79
• 第六章 工作总结与展望79-80
• 参考文献80-83
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单83-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张阿宁;赵萍;;基于FPGA的正交数控振荡器(NCO)的设计与实现[J];电子设计工程;2011年17期

2 杜俊蛟;曹旭东;李宝森;孟华东;;基于FPGA的多通道雷达接收机幅相不一致校正[J];电光与控制;2011年01期

3 杜向辉;李军侠;陈小兵;;信号处理系统的AD有效位数[J];河南机电高等专科学校学报;2010年01期

4 尹彩玲;罗丰;高媛媛;何海兴;;S型非线性调频信号的谱修正脉压研究[J];雷达科学与技术;2008年02期

5 翟庆林;张军;付强;;线性调频脉冲压缩技术及其在雷达系统中的应用[J];现代电子技术;2007年01期

6 程水英;武传华;张剑云;;带通欠采样技术及在数字中频软件接收机中的工程应用[J];电路与系统学报;2006年03期

7 朱宇涛,王力宝,段克清;直接用调频函数设计NLFM信号的构想[J];空军雷达学院学报;2005年02期

8 苏扬;大时宽带宽积信号的波形选择研究[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2004年03期

9 马永奎,张中兆,张乃通;带通采样技术在软件无线电中的应用研究[J];无线电工程;2002年10期

10 郑生华,韩华,王冰;雷达数字接收机中的中频带通采样和数字I/Q解调及其实现[J];现代电子;2002年02期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 贺知明;多波形频域脉压并行处理机的设计及相关技术研究[D];电子科技大学;2003年

2 韩泽耀;高速高性能FFT处理器的VLSI实现研究[D];浙江大学;2002年

3 武剑辉;多波形频域数字脉冲压缩系统的研究[D];电子科技大学;2001年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 徐飞;基于FPGA的非线性调频信号脉冲压缩的实现[D];西安电子科技大学;2014年

2 刘春鸣;雷达信号脉冲压缩及多普勒敏感性分析[D];西安电子科技大学;2013年

3 郑程;基于FPGA的数字下变频与数字脉冲压缩技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 王海娟;FPGA在雷达信号处理中的应用及误差分析[D];西安电子科技大学;2011年

5 邓军;基于FPGA的宽带信号实时脉冲压缩系统设计[D];电子科技大学;2010年

6 阮黎婷;非线性调频信号的波形设计与脉冲压缩[D];西安电子科技大学;2010年

7 李康;非线性调频信号设计[D];西安电子科技大学;2009年

8 陈东坡;数字下变频电路的FPGA实现[D];西安电子科技大学;2009年

9 潘琳;基于FPGA的雷达脉冲压缩系统的研究与实现[D];上海交通大学;2008年

10 陈卓;基于FPGA的软件无线电DDC设计[D];成都理工大学;2008年

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本文编号：297248