地面合成孔径雷达成像系统数据采集及控制电路设计

论文摘要

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是利用小的真实孔径天线通过信号处理技术来形成一个等效大天线从而达到高分辨率的雷达成像系统。本文以检测伪装目标在电磁环境下的伪装效果为应用背景,展开某地面合成孔径雷达成像系统的研制,设计研制了一套地面SAR成像系统。主要做了下几个方面的研究工作：(1)设计并研制成功了一套适用于雷达伪装效果检测的地面SAR成像系统,收发天线工作在X波段,采用连续波频率步进体制实现距离高分辨,通过在高精度导轨上移动来实现方位高分辨。(2)完成了对成像系统中雷达信号采集及控制电路的原理图设计和印制板图设计及绘制。对硬件电路系统各个接口进行了调试和验证,通过实际测试结果证明了硬件电路设计的正确性。(3)针对成像系统脉冲频率步进和连续波频率步进两种工作模式,分别编写了整套的电路功能程序,通过实验验证了程序的正确性和可靠性。(4)完成了地面SAR成像系统的系统联调和外场试验,对收发天线之间的泄露进行了测试和补偿,对目标进行了一维距离像和二维像的成像实验,通过实际成像结果证明了成像系统的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 雷达成像概述
• 1.3 国内外研究动态
• 1.4 本文主要内容和贡献
• 2 地面SAR成像系统构建
• 2.1 成像系统组成
• 2.2 收发天线
• 2.3 模拟前端收发组件
• 2.4 雷达信号采集及控制电路
• 2.5 高精度导轨及雷达机械框架
• 3 信号采集及控制电路设计
• 3.1 信号采集及控制电路硬件组成及功能
• 3.2 原理图设计
• 3.2.1 FPGA电路设计
• 3.2.2 FPGA配置电路设计
• 3.2.3 A/D转换电路设计
• 3.2.4 以太网接口电路设计
• 3.2.5 DDRⅡ存储电路设计
• 3.2.6 光纤电路设计
• 3.2.7 串口电路设计
• 3.2.8 时钟系统电路设计
• 3.2.9 复位信号电路设计
• 3.2.10 电源电路设计
• 3.3 PCB设计
• 4 信号采集及控制电路程序设计
• 4.1 电路程序总体工作流程与结构
• 4.2 频率控制模块的设计
• 4.3 电机控制模块的设计
• 4.3.1 步进电机介绍
• 4.3.2 电机控制模块设计
• 4.4 数字下变频（DDC）模块的设计
• 4.4.1 数字下变频原理介绍
• 4.4.2 数字下变频（DDC）模块设计
• 4.5 数据存储控制模块的设计
• 4.6 MicroBlaze软核处理器模块的设计
• 4.6.1 MicroBlaze软核模块中GPIO接口的设计
• 4.6.2 处理器模块EMC接口的设计
• 4.6.3 处理器模块以太网接口的设计
• 4.6.4 处理器模块以太网数据传输程序的设计
• 4.7 电路程序模块功能调试
• 4.7.1 频率控制模块功能调试
• 4.7.2 DDC模块功能调试
• 4.7.3 处理器GPIO接口功能调试
• 4.7.4 EMC接口功能调试
• 4.7.5 以太网数据传输功能调试
• 5 成像系统实验结果
• 5.1 成像系统模拟前端组件稳定性测试
• 5.2 成像系统相位校正
• 5.3 成像系统距离像成像结果
• 5.4 SAR像成像结果
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献