相控阵自跟踪系统信号处理平台硬件设计与实现

发布时间：2017-09-21 12:40

  本文关键词：相控阵自跟踪系统信号处理平台硬件设计与实现

  更多相关文章： 相控阵自跟踪 信号处理平台 硬件设计 AD9522-4 AD9788 uPP

【摘要】：卫星自跟踪技术在卫星通信研究中占有重要地位。相控阵自跟踪技术相比于机械扫描式跟踪技术,具有扫描速度快、抗干扰能力强、波束指向灵活等优点。而相控阵自跟踪系统信号处理平台则是相控阵自跟踪技术的核心。本文基于实际项目需求,完成了相控阵自跟踪信号处理平台硬件电路的设计。首先,本文对相控阵自跟踪系统的工作原理进行分析,确定了相控阵自跟踪系统信号处理平台的主要功能。根据功能,确定了信号处理平台的系统架构。同时根据整个自跟踪系统的前端和后端的相关参数,完成整个信号处理平台硬件系统原理图设计。包括ADC电路设计、DAC电路设计、系统时钟设计、系统电源设计、通信电路设计、FPGA系统设计以及DSP系统设计。其中ADC电路主要用于将模拟信号转换为数字信号,供数字信号处理系统进行处理,DAC电路主要将处理完成的基带信号上变频到中频并进行模拟输出,供其他设备进行解码通信,系统时钟主要为系统各个模块提供不同频率和电平的时钟信号,FPGA系统主要完成自跟踪过程中的搜索捕获、角度估计以及波束合成,DSP系统主要完成跟踪滤波。其中,FPGA与DSP直接通过uPP接口进行通信,FPGA将角度估计信息传输给DSP,DSP完成跟踪滤波之后将数据传输给FPGA。此外,本系统通过RS-485接口与主波控单元进行通信。其次,本文对整个信号处理平台的预处理算法进行了详细描述。包括数据缓冲模块、去直流模块、复信号产生模块、通道误差校正模块。并通过硬件系统对于这些预处理算法进行测试验证。最后,本文对设计完成的相控阵自跟踪系统信号处理平台的各个模块的功能进行了测试,测试结果表明,设计完成的硬件系统符合设计要求。由于时钟芯片AD9522-4、DA芯片AD9788的配置较复杂,本文对其工作原理和配置方法进行了详细说明。此外,本文还完成了uPP通信接口中,FPGA部分uPP接口控制数据收发功能模块的设计。
【关键词】：相控阵自跟踪 信号处理平台 硬件设计 AD9522-4 AD9788 uPP
【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】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外发展现状12-13
• 1.3 论文工作及内容安排13-14
• 第二章 相控阵自跟踪系统功能与硬件方案设计14-46
• 2.1 相控阵自跟踪系统的功能简介14-15
• 2.2 信号处理流程15-17
• 2.2.1 信号预处理过程15-16
• 2.2.2 波束形成与中频输出16
• 2.2.3 搜索捕获16
• 2.2.4 跟踪过程16-17
• 2.3 系统硬件平台方案及系统架构设计17-19
• 2.4 ADC电路设计19-25
• 2.4.1 ADC采样频率及分辨率选择19-21
• 2.4.2 ADC芯片的选型21-22
• 2.4.3 ADC硬件电路设计22-25
• 2.5 DAC电路设计25-28
• 2.5.1 DAC芯片选择25-26
• 2.5.2 DAC电路设计26-28
• 2.6 FPGA电路设计28-31
• 2.6.1 FPGA芯片选型29-30
• 2.6.2 FPGA电源及IO口设计30-31
• 2.6.3 FPGA在线调试及配置电路设计31
• 2.7 DSP电路设计31-37
• 2.7.1 DSP芯片选型32
• 2.7.2 DSP在线调试及BOOT方式选择设计32-34
• 2.7.3 DSP程序固化电路设计34
• 2.7.4 DDR2电路设计34-36
• 2.7.5 uPP通信接口设计36-37
• 2.8 系统时钟设计37-39
• 2.8.1 时钟芯片选型37-38
• 2.8.2 系统时钟电路设计38-39
• 2.9 系统电源设计39-43
• 2.9.1 系统各模块功耗分析40-42
• 2.9.2 电源网络的设计42-43
• 2.10 RS-485通信接口设计43-45
• 2.11 本章小结45-46
• 第三章 数字信号预处理的FPGA设计与实现46-63
• 3.1 数据缓冲模块的设计与实现46-50
• 3.2 去直流模块设计与实现50-52
• 3.3 复信号产生模块设计与实现52-59
• 3.3.1 复信号产生算法的分析比较52-54
• 3.3.2 离散时间信号Hilbert变换54-57
• 3.3.3 Hilbert变换的FPGA实现57-59
• 3.4 通道误差校正模块设计与实现59-62
• 3.5 本章小结62-63
• 第四章 系统硬件平台测试63-80
• 4.1 硬件系统及测试平台介绍63-65
• 4.2 系统电源测试65-66
• 4.3 系统时钟测试66-69
• 4.3.1 时钟芯片的工作原理66-68
• 4.3.2 各模块时钟信号测试68-69
• 4.4 ADC电路测试69-71
• 4.5 DAC电路测试71-73
• 4.5.1 AD9788的工作原理71-72
• 4.5.2 DA电路功能测试72-73
• 4.6 通信接口测试73-77
• 4.6.1 uPP通信接口测试73-77
• 4.6.2 RS485通信接口测试77
• 4.7 存储器测试77-79
• 4.7.1 DDR2测试78
• 4.7.2 NOR-Flash测试78-79
• 4.8 本章小结79-80
• 第五章 总结与展望80-82
• 5.1 本文总结80
• 5.2 今后工作的展望80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-85
• 攻硕期间取得的研究成果85-86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵玉洁,王炳如;《空间探测相控阵雷达》出版发行[J];现代雷达;2001年S1期

2 ;空间信息获取与处理系列专著 《空间探测相控阵雷达》出版发行[J];系统工程与电子技术;2001年08期

3 李钦富;国外舰载多功能相控阵雷达的发展状况[J];电子科学技术评论;2004年03期

4 王剑,罗军;舰载相控阵雷达的现状及发展趋势[J];电讯技术;2005年03期

5 何子述;金林;韩蕴洁;严济鸿;;光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术[J];电子学报;2005年12期

6 贾春燕;李冬文;叶莉华;崔一平;;相控阵雷达与光控相控阵雷达[J];电子器件;2006年02期

7 李冬文;贾春燕;叶莉华;崔一平;;光控相控阵雷达中的真延时技术[J];激光与光电子学进展;2006年03期

8 邵正途;朱和平;郭建明;彭飞;;多功能相控阵雷达在反导预警系统中的应用[J];火力与指挥控制;2008年S2期

9 杨红超;张伟;余方利;韩振铎;;相控阵雷达多目标数据处理仿真实现[J];电子信息对抗技术;2008年04期

10 张永杰;李少洪;朱海冰;;多功能相控阵雷达优化搜索建模与仿真研究[J];系统仿真学报;2008年16期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 蔡庆宇;;相控阵雷达搜索的优化方法[A];四川省电子学会雷达与火控、电子线路与系统专业委员会学术交流会10周年优秀论文集[C];2006年

2 王帆;赵锋;肖顺平;;防空反导相控阵雷达数据处理建模仿真研究[A];2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集[C];2009年

3 季明刚;张友益;;多功能相控阵雷达资源综合调度算法研究[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2006学术年会论文集（下册）[C];2006年

4 杨非;牛长流;臧淼;;相控阵雷达的信号识别分析[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集（下册）[C];2007年

5 吴在东;肖海红;;二维相控阵雷达模块化结构设计与实现[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年

6 王义春;朱旗;龚晨;;锥体共形相控阵波束控制[A];2009年全国天线年会论文集（上）[C];2009年

7 陶晓瑛;钟剑锋;;相控阵雷达天线阵面密封设计研究[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年

8 李学林;项鑫;黄广炎;冯顺山;;钨球破片对相控阵雷达典型部件的侵彻特性研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集（上册）[C];2009年

9 牛岩;刘洪;吴海东;;对某相控阵雷达的脉冲卷积干扰效果分析与仿真[A];2014第二届中国指挥控制大会论文集（上）[C];2014年

10 马利华;;大型相控阵雷达天线罩结构设计[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 王海琳 刘江平 宋丽娟;现代海战防空“千里眼”：舰载相控阵雷达[N];解放军报;2005年

2 伍冀陆;“阵风”的新RBE2雷达[N];中国国防报;2011年

3 楼宏高 口述 吴天 袁强 整理;说说我掌控的“相控阵”[N];中国国防报;2011年

4 吴腾奇;漫谈相控阵雷达技术[N];中国国防报;2014年

5 本报特约撰稿 亦天;《汉和》:歼-10“雷达革命”[N];中国国防报;2012年

6 水生;为什么相控阵雷达天线不用转动？[N];中国国防报;2003年

7 本报记者 郑莹莹;电子科大打造智能“车联网”世界[N];成都日报;2014年

8 巴丁;建造信息化航母：国防科技面临的新挑战[N];学习时报;2011年

9 刘江平 刘建安;扫视海空的“神眼”[N];解放军报;2001年

10 晓金;“戈”号航母简介[N];中国船舶报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 卢建斌;相控阵雷达资源优化管理的理论与方法[D];国防科学技术大学;2007年

2 周文辉;相控阵雷达及组网跟踪系统资源管理技术研究[D];国防科学技术大学;2004年

3 程婷;相控阵雷达自适应资源管理技术研究[D];电子科技大学;2008年

4 江朝抒;机载相控阵雷达地面低速动目标检测技术研究[D];电子科技大学;2006年

5 丁霄;基于方向图可重构技术的相控阵大角度扫描特性研究[D];电子科技大学;2013年

6 何俊;相控阵馈电网络中的无源器件研究[D];电子科技大学;2009年

7 张忠传;毫米波宽带相控阵数字单脉冲雷达关键技术研究[D];南京理工大学;2010年

8 伍洋;射电望远镜天线相控阵馈源技术研究[D];西安电子科技大学;2013年

9 廖羽宇;统计MIMO雷达检测理论研究[D];电子科技大学;2012年

10 何茜;MIMO雷达检测与估计理论研究[D];电子科技大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 卢建斌;相控阵雷达搜索技术研究及其仿真实现[D];国防科学技术大学;2003年

2 王哲;数字相控阵雷达的研究[D];西北工业大学;2003年

3 赵宇;相控阵雷达资源优化管理[D];上海交通大学;2011年

4 闫敏;极化相控阵雷达波束形成与极化合成技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 曾祥东;相控阵雷达多波束形成技术研究[D];电子科技大学;2015年

6 王永兵;频控阵阵列参数优化设计及其目标定位研究[D];电子科技大学;2015年

7 刘安龙;二维相控阵典型信号处理和数据处理算法研究[D];电子科技大学;2014年

8 王悦辰;相控阵雷达资源调度研究及干扰效能评估[D];电子科技大学;2014年

9 展红英;相控阵雷达系统实时任务负载分配仿真研究[D];电子科技大学;2014年

10 单奇;多功能相控阵雷达数据处理系统研究[D];电子科技大学;2012年

，

本文编号：894583