基于DDWS的雷达/干扰信号源设计与实现

论文摘要

现代高科技军事行动无论是对雷达设备,还是对干扰设备而言,都提出了更高的要求。具有大时宽带宽的雷达信号由于其距离分辨率高、抗干扰能力强、目标检测和识别能力强而在雷达系统中得到了广泛应用;而相应地,数字化干扰源也迫切需要具备不同带宽、复杂波形样式和多种调制手段的信号。因此,性能优良的信号源的研制,对于探测和干扰双方而言,都具有十分重要的现实意义。随着大规模高速存储阵列、超高速DAC、高性能FPGA等电子器件的迅速发展,利用直接数字波形合成（DDWS）方法来产生任意波形信号得到了越来越广泛的应用。DDWS技术能够方便地产生各种复杂波形,并且能够采取各种方法来提高频谱的纯度,最重要的是该技术可以在带宽内对信号的幅相进行预失真补偿,以改善输出信号的质量。本文利用DDWS技术设计并实现了一个雷达/干扰信号源,可以产生带宽240MHz以内,时宽为200ms以内的I、Q两路基带信号。围绕信号源模块的设计与实现,本文主要研究了以下三个部分的内容:1、宽带信号产生技术。首先,介绍了雷达信号理论的基础知识;其次,介绍了线性调频信号和V-调频信号这两种宽带雷达信号的性能,提出了V-调频信号利用两路脉压通道对消移频干扰的方法;再次,研究了宽带噪声信号;最后,阐述的DDWS的基本原理及其优点,并确定了DDWS作为本文所设计的信号源的技术基础。2、基于DDWS的雷达/干扰信号源设计。首先给出了系统的性能指标和总体设计方案,然后重点论述了基于FPGA的大规模高速存储阵列设计、超高速DAC设计、系统时钟解决方案和基于FPGA的CPCI接口设计等四个关键模块的设计。其中,大规模高速存储阵列主要用来存储主机软件产生的各种数据并在FPGA的控制下将数据高速传输给DAC;超高速DAC主要用于将高速数据转化为宽带信号;系统时钟模块为系统中的不同元器件提供高速、稳定、相参的时钟信号;CPCI接口则主要负责与其他板卡之间的数据交互。3、信号源系统误差分析和预失真处理。本文以产生线性调频信号为例,首先分析了信号源的系统误差来源,然后对信号的系统幅相误差进行了建模,研究了系统幅相误差对线性调频信号质量和脉压结果的影响,最后根据建立的误差模型研究了针对正交两路基带信号的幅相不一致和整个系统误差的预失真补偿方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势
• 1.3 论文的主要工作与结构安排
• 第二章 宽带信号波形产生技术
• 2.1 雷达信号理论基础
• 2.1.1 模糊函数与脉冲压缩
• 2.1.2 雷达信号波形设计的基本原则
• 2.2 典型宽带雷达/干扰信号及其性能分析
• 2.2.1 线性调频信号
• 2.2.2 特殊形式宽带雷达信号
• 2.2.3 宽带噪声信号模型
• 2.3 DDWS技术的基本原理与特点
• 2.3.1 直接数字合成技术（DDS）
• 2.3.2 DDWS技术的基本原理
• 2.3.3 DDWS技术的特点
• 2.4 小结
• 第三章 基于DDWS的雷达/干扰信号源设计方案
• 3.1 总体设计
• 3.1.1 系统性能指标
• 3.1.2 方案设计
• 3.1.3 工作流程
• 3.2 关键模块详细设计
• 3.2.1 超高速DAC
• 3.2.2 超大规模高速存储阵列设计
• 3.2.3 系统时钟解决方案
• 3.2.4 CPCI接口设计
• 3.3 小结
• 第四章 信号源系统误差分析及预失真处理
• 4.1 系统误差来源
• 4.1.1 量化误差
• 4.1.2 DAC非理想特性
• 4.1.3 DAC采样频率的影响
• 4.2 基于DDWS的信号源系统误差建模与仿真
• 4.2.1 基于DDWS的信号源幅相误差模型
• 4.2.2 基于DDWS的信号源幅相误差影响分析
• 4.3 基于DDWS的信号源预失真处理
• 4.3.1 针对DAC非理想误差的预失真处理
• 4.3.2 正交两路幅相误差预失真处理
• 4.3.3 系统幅相误差预失真处理
• 4.4 小结
• 第五章 信号源测试结果
• 5.1 测试内容及方法
• 5.2 测试结果
• 5.3 小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果