高速接收机系统的设计

发布时间：2017-07-07 05:01

  本文关键词：高速接收机系统的设计

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【摘要】：基于冲激体制的雷达是超宽带雷达的一种,其具有短距离分辨率高、穿透力强、抗干扰能力强、功耗小、信号保密性好、结构简单等诸多优点,被广泛应用于探地成像,医学成像,穿墙成像等领域。基于冲激体质的钻孔测井雷达,被广泛应用于地层勘探。其通过发射Marx电路产生的脉冲信号,对反射波信号的接收与处理,完成对地层的探测与成像。雷达反射信号的接收通过接收机来完成,其作用为对雷达系统的目标信号进行信号保持,信号放大,模拟信号到数字信号的转换,以完成对信号数据的处理与存储。为保证接收机能尽可能精确地接收信号数据,接收机既要有高的数据采集速率,也要有高的采集分辨率。本文是对基于冲激体质的钻孔测井雷达的等效采样接收机的设计,其信号带宽为1GHz,信号发射频率为10KHz。由于雷达为钻孔测井所用,需进行高分辨率的成像。因此,雷达系统需要宽带,高速采样且有高分辨率的接收机进行信号数据的采集。本文设计的接收机带宽达到1GHz,分辨率为14位,实时采样率为100KHz,通过延时接收控制,等效采样率达到4GHz。该等效采样接收机主要组成部分包括采样保持电路、运算放大电路、双极性脉冲产生电路、延时电路以及模数信号转换器。双极性脉冲电路在触发信号到来后产生双极性脉冲,驱动四平衡取样门对接收到的目标信号进行采样保持。信号经过取样门后,通过同相运算放大电路对信号进行放大。放大后的信号经过采样保持器输入到模数转换器进行数字化信号处理,然后将得到数字信号进行处理与存储。为实现高速接收功能,以250ps的步进延迟控制双极性脉冲的发生,使实时采样率为100KHz的接收机对雷达周期性信号的等效采样率达到4GHz。本文并分别对信号采集系统的原理,各电路模块的设计,各电路元器件的选择,双极性脉冲电路的仿真与测试,采样保持电路的实验测试以及接收机接收数据测试等几个方面对整个等效采样高速接收机的设计进行了讨论。
【关键词】：冲激雷达 高速接收机 采集系统 采样保持器 双极性脉冲电路
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 课题的背景与意义9
• 1.2 接收机的现状9-10
• 1.3 论文的研究内容及章节安排10-12
• 第二章 等效采样接收机的相关原理12-24
• 2.1 采样定理12-14
• 2.1.1 奈奎斯特采样定理12-13
• 2.1.2 带通采样定理13-14
• 2.2 采样方式14-16
• 2.2.1 实时采样14-15
• 2.2.2 等效采样15-16
• 2.3 采样系统的输出特性16-18
• 2.4. 采样系统的特性18-21
• 2.4.1 采样系统的频率特性18-20
• 2.4.2 采样系统的过渡特性20-21
• 2.5 量化与量化误差21-22
• 2.5.1 量化21
• 2.5.2 量化误差21-22
• 2.6 编码22-24
• 2.6.1 单极性编码23
• 2.6.2 双极性编码23-24
• 第三章 等效采样接收机的设计24-46
• 3.1 采样保持器电路结构24-31
• 3.1.1 平衡门电路结构25-28
• 3.1.1.1 双管平衡门电路结构25-26
• 3.1.1.2 四管平衡门电路结构26-28
• 3.1.2 高速采样保持电路28-30
• 3.1.3 延时电路设计30-31
• 3.2 运算放大电路31-33
• 3.3 模数转换器33-35
• 3.3.1 分辨率33-34
• 3.3.2 转换速率34
• 3.3.3 模数转换器类型34-35
• 3.4 采样脉冲电路35-46
• 3.4.1 采样脉冲发生电路36-40
• 3.4.1.1 晶体三极管的特性36-38
• 3.4.1.2 脉冲发生电路的设计38-40
• 3.4.2 脉冲整形电路40-46
• 3.4.2.1 阶跃恢复二极管的特性40-42
• 3.4.2.2 脉冲整形电路42-46
• 第四章 接收机实验与测试46-52
• 4.1 双极性脉冲发生电路仿真与实验46-47
• 4.2 接收机实验测试47-52
• 4.2.1 接收机电路板47-48
• 4.2.2 采样保持电路48-49
• 4.2.3 接收机接收测试49-52
• 第五章 总结与展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-57
• 攻读硕士期间所取得的成果57-58

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本文编号：528870