微波雷达测试系统研制

论文摘要

作为一种用于实现目标空间坐标精确测量的合成孔径雷达,微波雷达在其研制过程测试参数多,并且涉及到挂飞等许多外场试验,这些都使得模块化、高性能和便携性的测试系统显得异常重要。本课题研究基于PXI总线的微波雷达测试系统,用于实现对微波雷达的自动化测试。微波雷达测试系统包括微波雷达测试台和视频信号模拟器。测试台由PXI机箱、嵌入式控制器和功能模块组成,用于完成人机交互及测试数据收发、显示和存储等功能。视频信号模拟器独立于测试台的PXI机箱外,通过RS-232接口与测试台相连,用于为微波雷达信号处理机提供模拟回波信号。本文在进行详细需求分析的基础上,完成了微波雷达测试系统的软硬件方案设计,并对系统设计过程中的关键技术进行了全面的分析。采用高速串行通讯技术和DMA技术完成了8Mbps同步串行通讯设计;采用在FPGA中添加定时器的硬件定时方法解决了软件定时的非实时性问题;采用DDS直接数字合成、DSP和高速D/A转换技术实现了视频模拟信号器的设计;采用LabVIEW图形化开发软件完成了上位机虚拟操作界面的设计,并利用了PXI的同步功能解决了多块板卡的同步问题。基于PXI总线的微波雷达测试系统已经成功应用于微波雷达的总体联试和外场试验。应用结果表明,微波雷达测试系统可以有效地完成微波雷达的各项测试,能够作为其性能评估的依据,有效地促进了微波雷达的研制工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源和研究的目的及意义
• 1.2 国内外现状及分析
• 1.3 雷达及雷达测试技术概况
• 1.3.1 雷达基本原理及组成结构
• 1.3.2 雷达测试技术现状
• 1.4 主要研究内容及论文结构
• 第2章 系统总体方案设计
• 2.1 微波雷达测试方法介绍
• 2.2 技术要求和测试需求分析
• 2.2.1 技术指标
• 2.2.2 需求分析
• 2.3 系统方案设计
• 2.3.1 设计原则
• 2.3.2 系统硬件设计方案
• 2.3.3 系统软件设计方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 视频信号模拟器设计
• 3.1 视频信号模拟器需求分析
• 3.1.1 视频信号模拟器技术要求
• 3.1.2 模拟器输出信号参数及需求分析
• 3.2 视频信号模拟器硬件设计
• 3.2.1 视频信号模拟器方案设计
• 3.2.2 模拟电路设计
• 3.2.3 时钟分配设计
• 3.2.4 PCB 设计
• 3.3 FPGA 逻辑设计
• 3.3.1 逻辑总体设计
• 3.3.2 DSP 接口模块设计
• 3.3.3 脉冲模型输出模块设计
• 3.4 DSP 软件设计
• 3.4.1 DSP 程序设计
• 3.4.2 串口通讯命令设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 微波雷达测试台通讯模块设计
• 4.1 同步串行通讯卡设计
• 4.1.1 同步串行通讯卡电路设计
• 4.1.2 同步串行通讯卡逻辑设计和存储设计
• 4.1.3 CPCI 接口及PC19054 本地总线接口设计
• 4.1.4 同步串行通讯卡接收逻辑设计
• 4.2 硬件定时RS-422 通讯卡设计
• 4.2.1 RS-422 通讯板卡方案设计
• 4.2.2 RS-422 通讯卡逻辑总体设计
• 4.2.3 定时模块与定时发送逻辑模块设计
• 4.2.4 串行接收逻辑模块设计
• 4.2.5 分频模块设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 微波雷达测试系统软件设计
• 5.1 软件功能分析
• 5.2 软件总体设计
• 5.3 LabVIEW 中DLL 的调用
• 5.4 同步串行通讯卡操作程序设计
• 5.5 硬件定时RS-422 通讯卡操作程序设计
• 5.6 数据采集板卡程序设计
• 5.6.1 多块PXI 数据采集卡同步设计
• 5.6.2 数据采集板卡软件设计
• 5.7 雷达信处视频信号模拟器控制程序设计
• 5.8 本章小结
• 第6章 系统精度测试及误差分析
• 6.1 概述
• 6.2 雷达信号模拟器关键指标测试及误差分析
• 6.2.1 雷达信号模拟器关键指标测试
• 6.2.2 雷达信号模拟器关键指标误差分析
• 6.3 微波雷达测试系统关键指标测试及精度分析
• 6.3.1 微波雷达测试系统关键指标测试
• 6.3.2 微波雷达测试系统关键指标误差分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢