准连续波雷达相关技术研究及实现

论文摘要

准连续波雷达把连续波雷达技术和脉冲多普勒雷达技术结合起来,使雷达信号既像连续波雷达信号一样,具有大时宽带宽积,又采用脉冲雷达发射、接收分时工作的方式,克服连续波雷达收发隔离的困难从而彻底解决了连续波雷达发射信号的泄漏问题。文中分析了编码二相调制准连续波雷达工作原理,参数特性,研究了MAC序列的产生,对MAC序列的自相关和互相关特性、限幅脉压和全幅脉压下的测距性能及抗遮挡效应进行了仿真比较。在分析最大熵算法的基础上,对Burg外推算法作进一步研究,对理想信号及一定信噪比条件下,已知不同序列长度时Burg算法的外推性能进行了仿真比较。给出了编码二相调制准连续波雷达信号处理机的硬件设计框图,并对A/D转换模块、FPGA模块、双口RAM模块及电源和时钟模块进行了电路设计。对基于FPGA的数字相关器实现进行了深入研究,分析了量化比特、采样速率对匹配滤波器的性能影响,给出了直接型、转置型和折叠转置型匹配滤波器的结构,完成了上述匹配滤波器的FPGA编程设计,并应用Chipscope在线逻辑分析仪在硬件平台上进行了实验验证。此外还实现了FIR数字滤波器的FPGA编程并通过了实验验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 准连续波雷达
• 1.1.1 准连续波雷达出现背景
• 1.1.2 准连续波雷达工作原理
• 1.1.3 准连续波雷达的特点及应用
• 1.2 本论文主要工作
• 2 编码二相调制准连续波雷达信号分析及MAC序列研究
• 2.1 编码二相调制准连续波雷达信号
• 2.1.1 雷达信号形式
• 2.1.2 参数分析
• 2.2 MAC序列
• 2.2.1 MAC序列的产生
• 2.2.2 MAC序列的相关特性分析
• 2.2.3 MAC序列、m序列互相关特性比较
• 2.2.4 MAC序列编码信号测距性能分析
• 3 最大熵外推算法
• 3.1 最大熵简介
• 3.1.1 最大熵原理
• 3.1.2 最大熵方法研究现状
• 3.1.3 外推模型及算法分析
• 3.2 Burg算法
• 3.3 Burg算法仿真
• 4 编码二相调制准连续波雷达信号处理机的硬件设计
• 4.1 准连续波雷达信号处理机
• 4.1.1 信号处理流程
• 4.1.2 信号处理机的工作框图
• 4.1.3 信号处理机硬件设计概述
• 4.2 单元电路设计
• 4.2.1 A/D转换模块
• 4.2.2 FPGA模块
• 4.2.3 双端口RAM模块
• 4.2.4 电源和时钟模块
• 4.2.5 DSP处理模块
• 5 数字相关器在FPGA中的实现
• 5.1 设计工具简介
• 5.1.1 Verilog HDL语言简介
• 5.1.2 ISE 8.2简介
• 5.1.3 ChipScope Pro（在线逻辑分析仪）
• 5.2 数字相关
• 5.2.1 数字相关理论
• 5.2.2 量化比特数和采样率对DMF性能的影响
• 5.3 匹配滤波器的实现
• 5.3.1 直接型数字匹配滤波器
• 5.3.2 转置型数字匹配滤波器
• 5.3.3 折叠型数字匹配滤波器
• 5.4 FIR滤波器的FPGA实现
• 5.4.1 FIR滤波器概述
• 5.4.2 FIR滤波器的网络结构
• 5.4.3 FIR滤波器的FPGA实现
• 结论
• 致谢
• 参考文献