基于FPGA的四通道雷达数字接收机技术研究

论文摘要

随着无线电技术的迅速发展,电子对抗程度日趋激烈,为了适应日益复杂的目标环境和电磁环境,必须提高雷达的性能,使其具有高精度、高可靠性和抗干扰能力强的特点。而数字接收机作为雷达的重要组成部分,是提高雷达性能的关键。随着数字技术的不断发展,能够同时处理多类信号的多通道雷达数字接收机得到越来越广泛的应用。鉴于目前软件无线电和FPGA技术的迅速发展,本文分析了数字接收机相关理论及工作原理,提出了一种基于FPGA的四通道雷达数字接收机方案,实现了四通道ADC+FPGA的硬件电路设计和软件设计,并在此硬件平台上对系统进行调试。该接收机能够实现覆盖范围为4-16384倍的抽取滤波,设计灵活,应用范围极为广泛。本文研究的主要内容有：1、介绍了数字接收机的工作原理及相关理论,给出了一种基于FPGA的四通道雷达数字接收机方案。2、设计并实现了基于CIC滤波器、HB滤波器和FIR滤波器级联技术的数字下变频方案,实现覆盖范围为4-16384倍的抽取滤波。3、完成了四通道雷达数字接收机的电路原理图和PCB设计。4、完成数字接收机的Matlab验证和Modelsim仿真。5、完成整个系统的软硬件设计,并进行现场调试与验证,测试结果表明该数字接收机能够满足系统指标要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 数字接收机研究现状与发展
• 1.3 FPGA的发展及应用
• 1.4 本文的研究内容和结构安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 多通道数字接收机的理论基础
• 2.1 数字接收机基本原理
• 2.2 采样理论
• 2.3 数字下变频
• 2.3.1 数控振荡器相关理论
• 2.3.1.1 查表法
• 2.3.1.2 CORDIC算法
• 2.3.1.3 利用CORDIC算法实现数字下变频
• 2.3.2 数字滤波
• 2.3.2.1 FIR数字滤波器
• 2.3.2.2 积分梳状滤波器（CIC）
• 2.3.2.3 半带滤波器（HB）
• 2.3.3 整数倍抽取
• 2.4 本章小结
• 第三章 四通道雷达数字接收机系统设计及仿真
• 3.1 系统设计指标要求
• 3.2 系统方案设计
• 3.3 基于FPGA的数字下变频设计
• 3.4 各模块设计实现与仿真
• 3.4.1 下变频模块的设计与仿真
• 3.4.2 CIC滤波的设计与仿真
• 3.4.3 HB滤波的设计与仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统硬件设计与实现
• 4.1 系统硬件方案设计
• 4.2 ADC的器件选型与设计
• 4.3 FPGA的器件选型与设计
• 4.4 电源模块的器件选型与设计
• 4.5 时钟管理模块的器件选型与设计
• 4.6 通信控制模块的器件选型与设计
• 4.7 硬件电路PCB的设计与实现
• 4.8 本章小结
• 第五章 系统软件设计与实现
• 5.1 FPGA设计流程
• 5.2 数字信号处理实现流程
• 5.3 系统软件方案设计
• 5.4 数字下变频模块设计
• 5.5 时钟管理模块设计
• 5.6 通信控制模块设计
• 5.7 数字滤波模块设计
• 5.8 Rocket IO模块设计
• 5.9 本章小结
• 第六章 系统测试验证及分析
• 6.1 数字接收机系统测试
• 6.2 ADC采样输出测试
• 6.3 ADC有效位数的测试
• 6.4 基于FPGA的数字下变频输出测试
• 6.5 抽取输出测试
• 6.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间的研究成果
• 个人简介