数字自动增益控制与灵敏度时间控制的实现

论文摘要

在现代战场中,雷达接收机面临的战场电磁环境日益恶劣。进入雷达接收机的信号既包括目标信号,又包括杂波和敌方干扰信号,各种信号相互叠加使得接收机发生饱和,难以正常工作,有时甚至损坏接收机。因此,研制能够适应复杂电磁环境条件的接收机已成为现代雷达系统的研究重点之一。作为有效地解决手段之一,自动增益控制（Automatic Gain Control, AGC）技术已成为研究的热点。针对这一问题,本文对数字AGC系统进行了定量研究。给出了系统的设计指标,确定了系统各模块的算法。研究了基于级联梳状滤波器的数字检波技术,对级联梳状滤波器进行了仿真,分析了级联梳状滤波器检波性能;研究了坐标旋转数字计算机算法,分析了圆周坐标系统下的不同工作模式,推导了坐标旋转数字计算机算法的系统公式,得到了基于坐标旋转数字计算机算法的正交通道数据处理方法;对数字AGC系统使用的增量式PID算法进行了研究,分析了算法中各系数对增量式PID算法结果的影响,仿真结果表明该算法对信号的波动能产生快速的响应;对固定增益跟踪滤波算法在数字AGC系统中的应用进行了研究,通过理论分析和仿真,得到了αβ滤波器具有良好的滤波效果的结论。本文还对数字灵敏度时间控制（Sensitivity Time Control,STC）技术进行了研究,得到了数字STC技术的距离-衰减量和距离-控制电压曲线。基于理论分析和仿真结果,设计并制作了数字AGC系统的硬件实验平台,在平台上对数字AGC系统进行了系统级半实物仿真调试。利用VHDL语言和流水线技术完成了级联梳状滤波器、坐标旋转数字计算机算法、增量式PID算法,实验结果验证了理论分析结论。通过理论分析和系统测试,结果表明基于级联梳状滤波器、坐标旋转数字计算机算法、增量式PID算法的数字AGC系统具有资源占用少、输出稳定等优点,能够有效保护接收机,这对于接收机分辨和跟踪目标有重要意义。研究成果可广泛应用于各种体制雷达系统中,具有较广的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源、学术背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现况分析
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 自动增益控制理论
• 2.1 AGC系统分类
• 2.2 AGC系统工作参数
• 2.3 数字AGC技术
• 2.4 数字STC技术
• 2.5 本章小节
• 第3章 自动增益控制算法
• 3.1 数字AGC算法
• 3.1.1 CIC滤波器
• 3.1.2 CORDIC算法
• 3.1.3 PID算法
• 3.1.4 固定增益跟踪滤波算法
• 3.2 数字STC算法
• 3.5 本章小节
• 第4章 数字AGC系统硬件实现
• 4.1 CIC滤波器的FPGA实现
• 4.2 CORDIC算法的FPGA实现
• 4.3 增量式PID算法的FPGA实现
• 4.4 数字AGC硬件平台设计
• 4.4.1 ADL5330 电路设计
• 4.4.2 数字AGC硬件平台设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 数字AGC系统测试
• 5.1 ADL5330 芯片测试
• 5.2 数字AGC系统测试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢