高速波形信号发生器的研究与实现

论文摘要

随着现代数字技术和VLSI技术迅猛发展,用数字方法产生的波形具有严格的相干性、可重复性、高稳定性和可编程的特点,这使得波形参数捷变以及任意复杂波形能够方便地实现,满足了现代电子战环境中对雷达抗干扰和强生存能力的迫切要求。因此对高速雷达波形数字产生技术的深入研究具有重要的现实意义。为了满足现代电子战的对信号的高速度实时性的迫切要求,本文中采用了以下的方案来对关键的技术进行解决。针对大容量、高数据率的要求,采用了两片DDRII SDRAM内存条相拼接的方式来读取数据;针对SDRAM掉电数据易失的特性,采用了具有掉电数据保持功能的FLASH（ROM）来解决;针对波形发生器可能应用到不同的场合,为了数据下载方便,设计了RS-232串口、USB串口及Enternet网口来进行数据的通信;针对PCB面积过大,采用了将DDRII内存条放置在底层的办法来减小PCB布板面积节约成本。本文的主要工作包括三个方面。首先本文通过对脉冲压缩体制雷达的线性调频信号（LFM）、非线性调频信号（NLFM）的信号形式和特点的讨论为波形信号发生器的设计提供了理论基础。其次是设计并完成了基于FPGA的多功能的高速波形信号发生器,并在理论上进行了通道校正分析与仿真。波形发生器主要可以完成以下功能:信号采样率可以达到4GHz以上;能够截获敌方信号,加干扰后迅速发出;可以利用片内NCO产生线性调频信号;模拟各种已知规律回波信号。最后完成了系统所有硬件的联调及测试工作,分析结果表明该系统完全达到了设计要求,性能优良。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究必要性
• 1.3 本文的主要工作及内容安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 雷达信号处理基本理论
• 2.1 信号检测及匹配滤波
• 2.1.1 信号检测
• 2.1.2 匹配滤波器
• 2.2 脉冲压缩技术
• 2.2.1 脉冲压缩的工作原理
• 2.2.2 脉冲压缩的特点及实现条件
• 2.3 线性调频（LFM）及非线性调频（NLFM）信号的原理
• 2.3.1 线性调频（LFM）信号
• 2.3.2 线性调频信号的时域分析
• 2.3.3 线性调频信号的频域分析及脉压分析
• 2.4 非线性调频信号
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统方案设计
• 3.1 系统主要性能指标
• 3.2 系统方案选取
• 3.2.1 数字基带+正交调制产生
• 3.2.2 中频直接数字合成
• 3.2.3 方案比较与选择
• 3.3 系统工作原理
• 3.4 通道校正
• 3.4.1 系统误差分析
• 3.4.2 幅相误差校正
• 3.4.3 仿真实验结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 高速信号波形发生器的硬件实现
• 4.1 系统整体设计
• 4.2 系统硬件设计
• 4.2.1 电源电路设计
• 4.2.2 核心芯片FPGA 的选择与设计
• 4.2.3 DAC 芯片选择与设计
• 4.2.4 外围存储器芯片的选择与设计
• 4.2.5 Enternet 网口接口设计
• 4.3 PCB 设计规范
• 4.3.1 电源和地线间的处理
• 4.3.2 数模电路的共地处理
• 4.3.3 电磁兼容问题及处理
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统测试结果与分析
• 5.1 系统测试框图
• 5.2 测试结果及分析
• 5.2.1 时域测试结果及分析
• 5.2.2 频域测试结果及分析
• 5.2.3 脉冲压缩处理及分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 本文总结及展望
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间取得的研究成果