文档介绍：国防科学技术大学
硕士学位论文
步进频率连续波探地雷达数字中频接收机设计与实现
姓名:陈波
申请学位级别:硕士
专业:信息与通信工程
指导教师:周智敏
20091101
摘要雷达利用较小的瞬时带宽合成较大的工作带宽,能有效提高接收机灵敏度,降低系统实现难度。同时,雷达对接收机的设计提出了特殊的要求。本文根据某项目实际需求,对探地雷达数字中频接收机的结构设计、具体实现以及数据预处理等三个方面展开了分析研究。在数字中频接收机的结构设计方面,本文先分析零差和外差结构的优缺点,并对中频接收机的模拟正交解调和数字正交解调方案进行了对比,得出数字中频直接采样接收机更适合探地雷达;随后对数字中频接收机三种常见的数字下变频方案进行了分析,进而确定数字下变频的最佳方法为数字混频低通滤波。为便于通用的数字信号处理器实现,对数字混频低通滤波法进行了改进。最后结合探地雷达接收机的技术指标,确定了数字中频接收机完整的设计方案。在数字中频接收机的具体实现方面,首先根据探地雷达接收机总体指标进行需求分析,接着给出了具体的硬件设计方案与软件逻辑实现,设计的系统具备总线和口两路高速输出通道;最后对该数字中频接收机主要技术指标进行了测试,实测结果表明疍采样的有效位数和通道延时差分别为和,并具备较强的数据预处理能力,符合雷达系统的指标要求。在数据预处理方面,针对系统校正,先分析了菪煜叩姆涮性,给出了基于实测数据和螺旋几何的两种色散补偿方法,接着设计了一种在数字域进行对消的耦合抑制方案,随后提出了多通道幅相误差的估计方法:针对一维距离压缩,给出了详细的压缩原理。对设计的数字中频接收机进行闭环测试,测试信号依次经过数字下变频、系统校正以及~维距离压缩算法,实测结果表明数字中频接收机动态范围超过槊舳刃∮谝,一维距离压缩的旁瓣抑制比最高可达..阅优良。该接收机在某探地雷达中已获成功应用。主题词:步进频率连续波探地雷达数字中频接收机数字下变频数据采集数据预处理第国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
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表目录表零差结构接收机混频器实际输出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..表超外差接收机混频器实际输出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表多通道数字中频接收机系统性能测试结果⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表天线色散补偿前后的脉冲压缩指标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯国防科学技术大学研究生院硕士学位论文表通道屯ǖ的幅相一致性测试结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第
图目录图脉冲体制和连续波体制步进频率信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图零差结构接收机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图外差结构接收机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图模拟正交解调原理框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图平衡疩和不平衡疩的输出结果示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图数字正交解调原理框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图数字混频低通滤波法实现疩分离原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图正弦函数的傅里叶变换和浠皇疽馔肌窒卤淦到峁埂图慕氖只炱档屯瞬ń峁埂探地雷达收发系统框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯疍交换与数字正交解调硬件结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图邮涨岸私峁雇肌探地雷达数字中频接收机距离压缩仿真结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图数字中频接收机系统硬件结构框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.ǖ种衅到邮栈低呈滴锿肌图数据采集控制逻辑连接示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图外部写使能产生逻辑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯拇娲⑵饔成涫疽馔肌胀魉咝槎列词毙蛲肌粒词毙蛲肌与呒邮疽馔肌图数字中频接收机主要技术指标疍测试连接图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图嗤ǖ朗种衅到邮栈低承阅懿馐云灯淄肌菪吆吞煜呤滴铩螺旋天线群延迟特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图天线色散补偿前后的压缩结果及其局部放大图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图系统耦合估计结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图耦合对消前的目标回波⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图耦合对消后的目标回波⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图步进频率脉冲串采样示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图闭环测试一维距离压缩结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
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