数字接收机在气象雷达中的应用

论文摘要

传统的天气雷达接收机主要采用瞬时自动增益控制扩展动态范围,利用模拟I、Q解调器对信号进行模拟解调,对接收机硬件依赖性强,信号适应能力差。软件无线电技术的出现导致了无线电接收机的革新。随着器件水平的迅速发展,数字接收机日益成熟并已经在雷达、电子战和通讯接收机中普遍应用。论文讨论了数字接收机在天气雷达中的应用。首先,介绍了中频采样的理论基础带通采样,讨论了数字下变频的实现方法,以及使用的主要元器件。然后从接收系统的角度,分析影响其指标的主要元器件和使用数字中频的注意点。在这一部分主要通过公式推导和MATLAB仿真进行详细分析,并根据天气雷达的特点对数字中频的动态扩展作了分析说明。主要包括:ADC噪声分析、ADC虚假响应以及孔径抖动对系统的影响等。最后对数字接收机在天气雷达中如何应用设计、计算,并给出了实际系统的测试结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.2 研究的目的
• 1.3 论文的结构
• 2 数字接收机理论
• 2.1 数字接收机概述
• 2.2 信号采样理论
• 2.2.1 Nyquist采样定理
• 2.2.2 带通采样定理
• 2.3 高速A/D
• 2.3.1 ADC的常规结构
• 2.3.2 ADC的性能指标
• 2.3.3 ADC的选择
• 2.3.4 技术趋势
• 2.3.5 常用ADC列表
• 2.4 正交解调处理方法
• 2.4.1 模拟正交解调
• 2.4.2 数字正交解调
• 2.4.3 常用DDC介绍
• 2.4.4 FPGA与数字正交解调
• 3 数字接收机分析
• 3.1 ADC分析
• 3.1.1 ADC的输入范围
• 3.1.2 理想ADC的量化噪声
• 3.1.3 ADC产生的虚假响应
• 3.2 孔径抖动
• 3.2.1 孔径抖动的原因
• 3.2.2 孔径抖动引起的误差分析
• 3.2.3 孔径抖动对采样系统信噪比的影响
• 3.2.4 减小孔径抖动的措施
• 3.3 扩展动态
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 数字中频的处理得益
• 3.3.3 高端扩展
• 3.4 饱和算法
• 4 数字接收机设计
• 4.1 模拟前端设计
• 4.1.1 噪声和噪声系数
• 4.1.2 灵敏度
• 4.1.3 接收机前端设计
• 4.1.4 主要技术参数
• 4.2 数字中频
• 4.2.1 数字中频设计
• 4.2.2 数字中频的性能
• 4.2.3 数字中频动态范围分析
• 4.3 数字接收机指标分析
• 4.3.1 模拟前端增益确定
• 4.3.2 数字接收机其他指标计算
• 4.4 数字接收机测试
• 4.4.1 噪声系数
• 4.4.2 灵敏度
• 4.4.3 动态范围测试
• 4.5 系统应用情况
• 4.5.1 dBZ的意义
• 4.5.2 工作截图
• 5 结论
• 5.1 研制总结
• 5.2 数字接收机技术发展展望
• 致谢
• 参考文献