多功能雷达信号产生器研究与实现

论文摘要

随着雷达技术的迅速发展,雷达性能不断提高。雷达的应用关键在于需要针对不同的场合选择不同的雷达波形,因此雷达波形产生技术是雷达系统的核心技术。由于以数字方法生成的波形具有严格的相干性、可重复性、高度的稳定性和可编程的优点,能够方便地实现波形参数捷变以及任意复杂波形产生,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。数字方式获得脉冲压缩信号已成为现代雷达普遍采用的波形合成方法。同时随着可编程器件和VLSI的高速发展,将SOPC（System on Programmable Chip,片上可编程系统）技术运用到雷达信号产生领域,设计出高度集成、功能多样、灵活配置、体积小巧的雷达信号产生器。体现了数字设计的巨大优越性,具有较强的工程意义。本文介绍了一种基于SOPC技术的多功能雷达信号产生器的工作原理和实现结构。该设备作为雷达系统信号源能够模拟LFM信号、NLFM、脉冲信号等多种信号波形,提供多种组合方式的信号输出,满足雷达系统多种工作方式的要求。同时也具有较宽的多普勒调制和时间延迟调节功能,能有效验证脉冲压缩与信号处理单元的工作性能,准确评估雷达系统的分辨力、威力范围等技战术指标。本文所作的主要工作如下:1.全面分析了直接数字合成（DDS）技术的工作原理,并就其理论设计和工程实践问题进行了讨论。2.提出并完成了基于NIOS II软核+基带数字波形合成+数字正交调制方法产生雷达信号的设计方案。3.用FPGA模拟UART发送端通信数据,测试UART模块非标准波特率接收。4.完成了SOPC控制软件的设计与调试,以及UART通信协议设计。5.完成了雷达信号产生器的硬件设计与功能测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 国内外发展现状
• 1.2 课题背景及意义
• 1.3 本文完成的主要工作
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 雷达波形信号设计与分析
• 2.1 雷达信号波形产生的研究内容
• 2.2 脉冲压缩波形设计理论
• 2.2.1 线性调频信号设计理论
• 2.2.2 非线性调频脉压信号设计理论
• 2.3 频率合成技术
• 2.3.1 频率合成技术的发展
• 2.3.2 DDS 工作原理
• 2.3.3 DDS 误差
• 2.3.4 DDWS 中频信号设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 SOPC 技术及NIOS II 处理器概述
• 3.1 SOPC 技术概述
• 3.2 NIOS II CPU 简介
• 3.3 AVALON 总线技术简介
• 3.4 NIOS II 开发环境简介
• 3.4.1 硬件开发环境
• 3.4.2 软件开发环境
• 3.5 本章小节
• 第四章 多功能雷达信号产生器的设计与实现
• 4.1 系统设计要求
• 4.2 系统方案设计
• 4.2.1 系统方案选取
• 4.2.2 系统工作原理
• 4.3 系统器件选择
• 4.3.1 FPGA 芯片选择
• 4.3.2 数字上变频芯片的选择
• 4.4 系统实现
• 4.4.1 SOPC 硬件实现
• 4.4.2 SOPC 控制程序设计
• 4.4.3 FPGA 高速逻辑设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统测试结果及分析
• 5.1 模块功能测试
• 5.2 系统测试指标
• 5.3 系统测试框图
• 5.4 系统测试结果
• 5.4.1 波形数据下载
• 5.4.2 时域测试结果
• 5.4.3 频域测试结果
• 5.4.4 系统测试分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间的研究成果