雷达中频信号的数字化采集处理

论文摘要

本文的研究课题来源于交通部基础研究科技项目“航海雷达中频信号数字处理方法的研究”,本文主要完成其中信号采集处理方法的研究内容。在航海雷达的研究中,信号的采集、处理、检测和显示都是非常重要的环节,而且随着数字信号处理技术的逐步完善,在中频频段上对雷达信号进行数字化采集处理具有许多模拟电路不可比拟的优点。而数字中频正是实现该功能的关键技术,本文的目的就是将数字中频技术应用于航海雷达中频信号,针对航海雷达信号的特点利用高性能的FPGA器件,设计一个数字化的雷达中频信号采集预处理系统。本文以数字中频技术为基本的理论依据,研究分析了针对雷达中频信号的数字化采样理论和数字下变频原理以及针对航海雷达信号的恒虚警率处理方法。本文的研究内容主要有：首先,对软件无线电体系以及数字中频技术进行了简要的概括,重点分析了带通采样、数字下变频以及FIR滤波器在中频信号采集处理中的应用以及设计实现的原理；并且研究分析了针对航海雷达杂波信号特性的恒虚警率处理方法,并进行了仿真；其次,在一系列理论基础之上,先在MATLAB中对雷达中频信号进行了建模,严格按照带通采样定理确定了采样频率并对该信号进行了中频带通采样,并且经过数字下变频变为I、Q两路信号,其中包括正交混频以及FIR低通滤波,每一步都给出了仿真波形图,验证了系统方案的可行性；最后,在SDZ605实验平台提供的设备基础上,利用Xilinx公司的ISE软件按照系统设计中雷达信号处理的流程进行了FPGA设计,主要包括AD采集芯片的时钟控制模块、数据的输入缓存模块以及数字下变频模块,并给出了各功能模块在FPGA中的具体的实现方法和试验的仿真结果,完成了系统的总体设计并验证了其性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出和研究背景
• 1.2 数字中频技术与发展状况
• 1.2.1 数字中频技术的基本结构
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题研究的内容及组织结构
• 1.3.1 本课题研究的内容
• 1.3.2 本文的组织结构
• 1.4 本章小结
• 第2章 中频数字化接收的基本方法
• 2.1 中频数字信号采样
• 2.1.1 基本采样定理
• 2.1.2 带通采样定理
• 2.2 数字下变频理论
• 2.3 FIR数字滤波器设计基础
• 2.3.1 FIR数字滤波器的原理
• 2.3.2 线性相位FIR滤波器基本结构
• 2.3.3 FIR滤波器的设计方法
• 2.3.4 FIR滤波器的硬件实现
• 2.4 本章小结
• 第3章 雷达中频信号杂波处理方法的研究
• 3.1 航海雷达杂波特性分析
• 3.1.1 海杂波基本特性
• 3.1.2 海杂波的统计分布
• 3.1.3 海杂波的频谱模型
• 3.2 雷达信号恒虚警率处理
• 3.2.1 恒虚警率处理的基本原理
• 3.2.2 针对航海雷达的单元平均恒虚警率处理
• 3.3 恒虚警率处理的软件实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 中频数字接收系统的设计
• 4.1 系统总体设计
• 4.1.1 系统功能分析
• 4.1.2 系统平台分析
• 4.2 中频数字接收系统的设计实现
• 4.2.1 系统的MATLAB设计
• 4.2.2 系统的FPGA设计
• 4.2.3 CA-CFAR处理的实现
• 4.3 本章小结
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历