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超宽带穿墙雷达系统高速接收机设计与研究

超宽带穿墙雷达系统高速接收机设计与研究

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作者：杨承宇电子科技大学

学位级别：硕士

穿墙雷达是超宽带雷达的一种,这种雷达系统发射和接收的都是超宽带窄脉冲信号,基于这种窄脉冲和宽频带的特性,穿墙雷达具有高距离分辨率和超远探测距离的天然优势,这使得超宽带穿墙雷达在很多领域具有卓越的应用价值:例如在军事反恐行动... 详细信息

穿墙雷达是超宽带雷达的一种,这种雷达系统发射和接收的都是超宽带窄脉冲信号,基于这种窄脉冲和宽频带的特性,穿墙雷达具有高距离分辨率和超远探测距离的天然优势,这使得超宽带穿墙雷达在很多领域具有卓越的应用价值:例如在军事反恐行动中,可以检测建筑物内部的恐怖分子甚至可以探测到恐怖分子所携带的武器信息,帮助作战人员判断出武器种类;在地震等灾难搜救中,雷达可以穿透坍塌障碍物探测到生命特征,帮助搜救人员更快定位到被搜救生命体。穿墙雷达接收机的作用是将模拟的窄脉冲信号通过采样技术转化为数字信号方便信号处理,本文从理论论证到设计实践,实现了整套穿墙雷达接收机系统并不同程度地提升了接收机各个模块的性能。本文设计了新型双极脉冲发生电路。新型双极脉冲发生电路摒弃了传统利用巴伦产生双极脉冲的电路结构,使用阶跃恢复二极管直接产生的双极脉冲幅度更高,脉宽更窄,另外在电路后端增加了整形电路,既保证了双极脉冲信号的高幅度和窄脉宽,又进一步调节了两个脉冲信号的相位一致性,从而整体优化了双极脉冲信号发生电路的性能。本文设计了高速稳定的采样保持电路。首先通过理论论证选定了四管平衡门作为采样门器件,然后设计了多级放大滤波电路来优化电路的放大滤波效应。并且引入了由数字信号控制的采样保持芯片,实现了信号保持的数字化控制,另外在采样保持芯片之后加入了多级放大滤波电路进一步保证了被采样到的信号真实性。经过整个电路的整合改进,新型采样保持电路具有更加优良的性能,可实现皮秒量级采样分辨率。本文设计了基于FPGA的时序控制电路。首先利用高精度的细延时芯片和大量程的粗延时芯片组合使用,实现了基于FPGA的高精度,大量程,易控制的数字步进延时电路。然后设计了基于FPGA控制的电扫描电路,控制五路信号源输出,实现稳定,精确的电子扫描功能。最后着重设计了FPGA与上位机的通信协议,使FPGA能正确识别传输指令,实现对整个系统的高精度实时控制。

关键词：穿墙雷达接收机等效采样选通脉冲采样保持

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