线性调频信号产生方法

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时间:2018-08-09

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1、线性调频信号产生方法研究摘要:本文利用fpga与dac5686完成了线性调频信号产生电路的设计与实现,该方法降低了系统软硬件设计的难度,缩短了开发周期,并提高了设计的可靠性,具有较高的实用价值和良好的应用前景。文章分析了线性调频信号,给出了信号产生电路硬件设计和控制电路软件设计方案,并通过功能实现验证文中方法的有效性。abstract:agenerationmoduleoflfmsignalbasedonfpgaanddac5686isdesignedandrealizedinthispaper.thistechnique

2、decreasesthedifficultyofhardwareandsoftwaredesignofthesystem,reducesdevelopmentcycleandimprovesdesignreliability,hashigherpracticalvalueandgoodapplicationprospect.lfmsignalisanalyzed,basedonwhichsignalgenerationcircuitandsoftwareofcontrolcircuitdesignprojectisputf

3、orward,andtheeffectivenessofthismethodisverifiedthroughthefunctionrealization.关键词:线性调频;信号产生;fpga;dac5686keywords:lfm;signalgeneration;fpga;dac56860引言为了能够探测远距离目标,同时又具备较高的距离分辨力,脉冲压缩雷达通常发射较宽脉冲的线性调频(lfm)信号,而在接收时进行脉冲压缩。因而,如何产生良好的线性调频信号,对于脉冲压缩雷达的工作性能至关重要。而对脉冲压缩雷达接收机进行测试

4、时,线性调频信号则是最为关键的激励信号之一。传统的模拟方法通常采用表面波器件、压控振荡器等器件产生lfm信号,具有设计难度大、开发周期长等问题,已不能满足雷达技术快速发展的需要。本文以某雷达接收机性能测试为背景,研究了一种基于fpga与dac5686的线性调频信号产生方法。该方法降低了系统软硬件设计的难度,缩短了开发周期,并提高了设计的可靠性,能够较好地满足测试需求。1线性调频信号线性调频信号指持续期间频率连续线性变化的信号,是一种常用的雷达信号。尤其是相参、宽带线性调频信号,因具有良好的脉冲压缩特性,在高分辨力雷达中得到

5、了广泛应用。线性调频信号可以采用如下数学表达式表示:s(t)=a(t)cos[2?仔f0t+?仔kt2]t∈[-?子/2,?子/2](1)其中:f0为中心频率;k=b/?子为调频频率;b为频率变化范围;τ为脉冲宽度;a(t)为线性调频脉冲的包络。可以计算得出,式(1)中信号的最高频率为f0+b/2。根据采样定理,直接对其采样所需的采样率应满足fs?叟2(f0+b/2)。当信号的中心频率频较高、且带宽较大时,采样频率将会很高。如果信号中心频率为0,即采用基带(零中频)信号,式(1)中信号的最高频率变为b/2,此时对采样率的要

6、求变为fs?叟b,显然大大降低了采样速度的要求。再将基带信号调制到一定的中心频率,便可得到所需的线性调频信号,而且降低了信号产生的难度。如果采用数字方法,可以首先产生i、q正交的线性调频基带数字信号,然后再将其正交调制到所需特定中频。对基带信号进行正交调制后的线性调频信号的实信号可以表示为:re[?滋i(t)]=acos[2?仔f0t+?仔kt2]=i(t)cos2?仔f0t-q(t)sin2?仔f0t(2)式(2)中,a为常数,i(t)和q(t)分别为同相分量和正交分量。i(t)和q(t)可分别表示为:i(t)=acos

7、(?仔kt2)q(t)=asin(?仔kt2)2信号产生电路设计根据某雷达接收机性能测试需求,需要产生四路中心频率60mhz、带宽5mhz的线性调频信号,有些情况下还需要在中心频率上叠加一个模拟目标多卜勒频移fd。根据需要,并考虑与被测对象的信号交互关系,线性调频信号产生电路设计如图1所示。该电路主要由dac5686、控制电路及放大滤波等组成。其中,控制电路硬件主要由fpga芯片、配置接口电路、电源模块、外部时钟、复位电路、sram接口电路和flash接口电路组成。dac5686是信号产生电路的核心,在控制电路提供数字基带

8、i、q信号及相关控制信号的条件下,以160mhz为时钟信号,经数字变频、滤波、d/a变换后输出中心频率为15mhz的线性调频信号。dac5686输出的信号经过放大滤波、与75mhz混频之后,向外输出四路中心频率60mhz、带宽5mhz的线性调频信号,用于某雷达接收机性能测试。3控制程序设计线性调频信号产

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