机载SAR回波模拟器DA板的设计与实现

论文摘要

合成孔径雷达成像技术作为一种新的雷达成像技术,现已广泛应用于军事和国民经济的许多领域中。回波信号模拟是合成孔径雷达模拟技术的基础,它在SAR系统和成像算法的研究中,具有十分重要的作用。SAR回波模拟器能为SAR系统方案设计提供有效的数据支持,是SAR系统设计、研制和测试的必要手段。本文主要研究SAR回波模拟器中DA板的软硬件设计与实现,主要内容包括:1.结合SAR回波模拟器算法和项目要求,采用DSPs+FPGA方案,利用DSPs并行处理板产生目标信号,在DA板中和LFM信号卷积,经DA转换产生回波。2.研究了DA板的硬件设计,包括单板接口分析,FPGA的选型、加载、硬件连接,DA模块、PCI模块、时钟模块、电源模块设计。3.重点研究FPGA软件的设计,包括LinkPort接口模块、PCI接口模块、卷积模块、DA接口模块的实现与仿真。4.PCB设计、仿真和系统调试。在PCB设计时,采用8层板完成布线,并在HyperLynx软件中完成信号完整性分析;按模块调试DA板单板,然后通过与DSP板联调得到SAR回波模拟信号波形,并将波形送入SAR实时成像系统成像。结果表明SAR回波模拟器能够满足项目要求。DA板的实现,是机载SAR回波信号模拟系统的核心部分之一,为顺利完成SAR回波模拟器起到了重要的作用,具有较高的民用和军用价值,其硬件结构可以推广应用于其他信号波形模拟相关领域。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 合成孔径雷达模拟技术及其意义
• 1.2 合成孔径雷达模拟的国内外现状
• 1.3 本文结构安排
• 第二章 SAR回波信号模拟器硬件总体设计
• 2.1 项目背景
• 2.2 系统总体指标和要求
• 2.3 系统结构
• 2.3.1 总体方案
• 2.3.2 DSPs+FPGA结构的优点
• 2.4 DA板主体芯片选型
• 2.4.1 FPGA芯片选择
• 2.4.2 DAC芯片选型
• 第三章 DA板单板硬件模块详细设计
• 3.1 DA板单板总体方案
• 3.2 DA板接口分析
• 3.2.1 与DSP板的接口
• 3.2.2 模拟回波输出接口
• 3.2.3 调试与验证接口
• 3.3 PCI模块介绍
• 3.3.1 PCI9054主要特点
• 3.3.2 PCI9054工作模式和传输方式
• 3.3.3 基于PCI9054的硬件设计
• 3.4 DA模块介绍
• 3.4.1 MAX5887介绍
• 3.4.2 AD8009简介
• 3.5 FPGA模块介绍
• 3.5.1 EP2S90F1020C4介绍
• 3.5.2 StratixⅡ FPGA的配置
• 3.5.3 EP2S90信号连接
• 3.6 时钟模块介绍
• 3.7 电源供电模块设计
• 3.7.1 DA板功耗估计
• 3.7.2 电源模块设计
• 第四章 DA板FPGA软件设计
• 4.1 FPGA设计流程介绍
• 4.1.1 设计输入
• 4.1.2 仿真
• 4.1.3 综合
• 4.1.4 布局和布线
• 4.1.5 器件编程
• 4.2 集成开发环境QuartusⅡ介绍
• 4.3 FPGA模块设计
• 4.3.1 LinkPort接口模块设计
• 4.3.2 卷积模块设计
• 4.3.3 DA接口模块设计
• 4.3.4 PCI接口模块设计
• 第五章 PCB设计和系统调试
• 5.1 DA板PCB设计与仿真
• 5.1.1 DA板的叠层结构
• 5.1.2 DA板的布局布线
• 5.2 DA板单板调试
• 5.2.1 DA板硬件初调
• 5.2.2 FPGA调试
• 5.3 系统联调
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的学术论文