多模型软件化雷达波形产生理念研究

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1、多模型软件化雷达波形产生理念研究第一章绪论1.1课题背景与研究意义雷达最早出现于1936年，它是作为一种探测工具。随着二次世界大战的爆发，雷达得到了长远的发展。之后在军用和民用领域得到了广大的应用和研究，它是一种迄今为止最有效的探测装置[1]。雷达英文原意为无线电探测和测距，是利用发射电磁波并且分析目标的反射回波以探测目标的空间位置。雷达做为一种能够通过无线电磁波对目标物体进行探测和定位的设备，可见在军用或者民用领域都有着极强的应用价值。随着雷达的不断发展，雷达信号的产生技术也从最先的模拟技术转变为数

2、字技术[2]。伴随现代电子技术的快速发展，军事领域中雷达得到更广泛的应用。现代雷达不仅需要测量目标的方位距离还需要获取目标速度及相关的有用信息，同时需要在不同的条件下工作，完成对目标物体的识别和跟踪，并且实时对误差进行自动校正。这样就需要根据不同雷达的不同设计要求产生对应的雷达发射信号，雷达发射信号也从最早的窄带信号、连续波信号逐渐向宽带、超宽带信号转变来满足现代雷达的需求[3]。在电子战中现代雷达面临如下威胁：综合电子干扰、目标隐身、反辐射导弹、低空空防。这样在研制各种雷达中，考虑到雷达需要具备反隐

3、身、抗干扰和强生存能力等功能。这样就对雷达发射信号有了更高的要求，需要波形产生器能够产生各种波形，同时能够实现参数、频率捷变和自适应调频的能力[4]。故研究具有发射宽频带、高稳定、多种模式信号的现代雷达具有重要的意义。1.2国内外研究和发展现状雷达波形产生器广泛应用于科学研究、电子等领域，它同时可以用做信号源成为一种基本的电子测量仪器。波形产生器的发展历程也从最早的模拟波形产生器发展到数字波形产生器，它所产生的波形也从最早的正弦波，单脉冲信号到任意波形的输出。波形产生技术也从最初的模拟技术发展成为直接

4、数字合成技术（DDS），采用直接数字合成技术可以产生任意波形。利用该技术产生的波形不仅信号输出形式多样而且稳定性高，所以采用DDS技术来产生波形具有广阔的前景。到目前为止雷达已经发展的相当成熟，其中大部分高性能雷达装备部队，尤其以美国和俄罗斯的雷达最为先进。例如2005年试验成功应用于导弹防御系统的丹麦眼镜蛇雷达,它工作在L波段，工作在1215-1250MHZ，带宽为200M[7]。最近装备的海基X波段雷达长119米，宽73米，全重2000吨，由最先进的相控阵天线构成，共有69632个多频收发模块，它

5、具有天线波束窄，分辨率高，抗干扰能力强的等特点。俄罗斯2010年装备的隼式Sokol有源相控阵雷达，雷达天线直径980mm，可同时跟踪24至30个目标。雷达峰值输出功率为8k表进行相位寻址得到对应的幅度值，然后送给DAC完成所需波形的输出。相位累加器和ROM幅度表称为NCO（数控振荡器），由于其采用硬件设计，这样使得输出频率的改变更为方便。随着DDFS技术深入研究，产生出来很多DDFS芯片。目前DDS广泛应用于各种雷达系统、电子对抗以及民用领域的各种仪器等，DDS不仅输出波形的方式灵活，而且拥有很好的

6、频率分辨率以及相位等特点，但也存在一些频谱不纯、杂散高等缺点。第三章系统方案与硬件设计........213.1系统设计要求.....213.2系统方案设计.....213.3系统工作原理.....233.4系统器件选择.....243.4.1FPGA芯片选取......243.4.2数模转换芯片选取.......253.5本章小结.......26第四章多模式软件化雷达波形产生器.........274.1基于NiosⅡ多核的SOPC设计与实现.......274.2基带信号合成设计....364.

7、3多相滤波器的设计....384.4数控振荡器的设计....424.5混频模块的设计........454.6数据高速差分输出....474.6.1分流模块的设计....474.6.2数据格式转换设计.......494.6.3数据并串转换设计.......494.7资源消耗情况......514.8本章小结......51第五章系统测试结果与分析........525.1系统测试框图.....525.2系统测试结果.....535.2.1信号时域和频域测试..........535.2.2脉冲压缩分

8、析........565.3本章小结.......57第五章系统测试结果与分析本设计采用基于NiosⅡ多核的SOPC实时产生基带信号，利用数字正交上变频得到所需的中频信号。本设计可以产生LFM、单频信号，其中LFM的时宽、带宽、输出信号的中频可调。下面就进行系统软硬件的级联和调试。根据图5-1将硬件电路板的外部时钟输入接口与外部时钟源连接，外部时钟源提供时钟信号。然后将双路直流电源分别调到+5V和+9V对硬件电路板上电，将编译好的SOF文件通过JTAG接