微型化雷达信号产生、处理与存储技术研究

作     者：田海山 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黎向阳

授予年度：2011年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：宽带信号源 FMCW信号 脉冲压缩 数据储存 

摘      要：本文以某微型雷达系统的研制为背景,深入研究了微型雷达宽带信号产生、处理及数据存储等关键技术。在体积、重量、功耗的严格约束下,雷达宽带信号的产生与实时处理、高数据率大容量数据存储具有较大的实现难度。 论文首先简要介绍了DDS工作原理,设计并实现了基于AD 9910的雷达宽带信号源。在采用AD 9910产生线性调频信号的研究中,针对信号非线性相位误差对信号处理的不利影响,采用芯片数字斜坡调制模式和RAM调制模式相结合的方式实现了调频连续波(FMCW)信号的非线性相位误差补偿。通过比较补偿前后的信号性能可知,补偿后的FMCW信号性能有了明显改善。 为了产生带宽更大的雷达信号,论文采用DDS和DDR两种技术相结合的方式,利用FPGA设计了信号源的各个模块。针对FMCW信号特点和芯片性能,重点考虑了相位累加器的设计。对产生的FMCW信号进行了性能分析,结果表明产生的信号性能良好。 论文运用FPGA的IP核技术,采用定点计算的方式,研究了实时脉冲压缩的实现方法。针对两个FFT IP核级联的实现方式,从节省FPGA资源的角度出发,采用了单个FFT IP核完成FFT和IFFT变换的实现新方法。从资源占用量、运行速度、计算精度三个方面出发,设计了脉压系统的各个模块,并在某信号处理机上进行了验证,验证结果表明该方法可大大减少FPGA的资源占用量。 论文最后研究并设计了微型化高数据率大容量数据存储方案。针对微型雷达存储系统的要求,选择了CF卡作为存储介质。以FPGA作为CF卡外部主机设计了数据读写流程和文件管理系统,并从节省外部主机资源的角度出发优化了读写流程。最后对这种设计方案进行了性能评估,分析了方案的可行性。