多功能雷达信号产生器研究与实现

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1、电子科技大学硕士学位论文一种灵活、高效的SOC解决方案【221。它运用IP核，将处理器、存储器、I／0口等系统设计需要的功能模块集成到一个FPGA器件上，构建成一个可编程的片上系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能【211。本设计基于SOPC技术的高灵活性和高集成性，结合雷达信号产生和测试的应用要求，设计了一种具有多功能的雷达信号产生器，弥补了传统雷达信号产生器的不足。1．3本文完成的主要工作本文主要完成了以下几个方面的工作：1．全面分析了直接数字合成(DDS)技术的工作原理，并就其理论设计和工程实践问题进行了讨论。2．提出并完成了基于NIOSII软

2、核+基带数字波形合成+数字正交调制方法产生雷达信号的设计方案。3．用FPGA实现模拟UART发送端软核，测试UART模块非标准波特率接收。4．完成了SOPC控制软件的设计与调试，以及UART通信协议设计。5．完成了雷达信号产生器的硬件设计与功能测试。1．4论文结构安排论文主要研究基于NIOSII的多功能雷达信号产生器系统设计与实现。在论文安排上，主要从雷达信号理论分析、雷达信号产生器的方案设计和系统设计实现与测试分析等几个方面展开。第一章为引言。介绍课题背景及意义、论文完成的主要工作以及论文结构上的安排。第二章为雷达波形信号的设计与分析。本章讨论了信号产生理论和线性调频信号的设计与分析，并结

3、合项目要求做出系统设计信号的理论分析和仿真。第三章为SOPC技术和NIOSII软核技术介绍。分析了SOPC技术的优势和特点，并且对片上总线技术也做了介绍。第四章为基于NIOSII的多功能雷达信号产生器的方案设计与实现。分析讨论了雷达信号产生器的总体设计方案、各单元的功能及软硬件设计要求及实现方法。第五章介绍了系统的测试方案和测试结果。通过对测试结果的分析，说明该4第一章引言系统完全达到项目指标要求。第六章为总结。本章对整个论文工作进行总结，并指出今后的努力方向。电子科技大学硕士学位论文第二章雷达波形信号设计与分析本章着重论述常用的雷达脉冲压缩信号设计理论基础和直接数字合成波形DDWS的方法。

4、介绍DDS误差模型并对采样失真进行了分析。同时分析了利用DDWS数字产生中频信号常用的两种方法：中频直接波形产生和数字基带产生+数字正交调制。比较了两种方法的特点为第四章的具体实现做好理论准备。2．1雷达信号波形产生的研究内容早期的雷达只有连续波和普通脉冲信号(即矩形包络射频脉冲形式)，技术虽然成熟，但目标参数的测量能力和精度受到限制，远不能适应现代电子战环境下对雷达发展的需求。现代雷达面临着综合性电子干扰，反辐射导弹，低空和超低空夹防以及目标隐身技术等四大威胁，这就要求现代雷达具有反隐身，抗干扰和自身生存能力，信号具有频率捷变，波形参数捷变和自适应跳频的能力【51。因此对雷达信号产生提出了

5、越来越高的要求，要求它具有宽频带，高稳定，高速跳变和输出任意波形的能力。宽带，超宽带，高稳定雷达信号[21对提高现有雷达的性能以及研制新一代高性能雷达都具有非常重要的意义，它不仅增强雷达的反干扰能力，有效的对付反辐射导弹，而且由于其相对带宽和绝对带宽都比较宽，在雷达成像，雷达目标识别，雷达低仰角跟踪等方面都有重要的应用，他是新一代雷达的关键技术，具有广泛的军事和民用前景。随着匹配滤波与脉冲压缩技术的发展成熟，大时带积信号被广泛应用在现代雷达设计中。研究表明，大时带积信号可以通过脉内附加调频、调相甚至调幅来获得大的带宽。出于发射机效率的考虑及信号产生与处理技术的限制，长期以来雷达系统采用的大时

6、带积信号多是由调频和相位编码方式产生的，其中以线性调频(LFM)和二相编码信号的研究与应用最为广泛【ll。近年来，随着数字技术和数字信号处理(DSP)技术被应用于脉冲压缩信号的产生与处理，对非线性调频(NLFM)及Taylor四相码、P3、P4码等多种相位编码信号产生和处理技术也逐渐成熟起来。在目前的技术条件下，为实现大的信号带宽，必须综合运用现有的相关理论和技术，主要方法有：宽脉冲内附加线性调频扩展信号带宽；相位编码信号通过减小6第二章雷达波形信号设计与分析子码宽度来提高信号带宽；采用各种频率调制和频率编码方式提高信号带宽。总之，如何应用雷达信号理论进行波形设计，寻求新的硬件实现途径，实现

7、多信号形式、多工作模式的高质量雷达波形产生器和宽带、超宽带雷达信号源是雷达波形产生技术的重要研究内容。2．2脉冲压缩波形设计理论雷达距离测量精度和分辨力取决于信号的频率结构。为了提高测距精度和距离分辨力，信号在频谱上必须占有大的持续带宽。而速度测量精度和速度分辨力则取决于信号的时域结构。为了提高速度测量精度和分辨力，信号必须具有大的持续时宽。为了提高雷达系统的发现能力、测量精度和分辨能力，要求雷达信号具有大的