数字接收机在气象雷达中的应用

论文摘要

传统的天气雷达接收机主要采用瞬时自动增益控制扩展动态范围,利用模拟I、Q解调器对信号进行模拟解调,对接收机硬件依赖性强,信号适应能力差。软件无线电技术的出现导致了无线电接收机的革新。随着器件水平的迅速发展,数字接收机日益成熟并已经在雷达、电子战和通讯接收机中普遍应用。论文讨论了数字接收机在天气雷达中的应用。首先,介绍了中频采样的理论基础带通采样,讨论了数字下变频的实现方法,以及使用的主要元器件。然后从接收系统的角度,分析影响其指标的主要元器件和使用数字中频的注意点。在这一部分主要通过公式推导和MATLAB仿真进行详细分析,并根据天气雷达的特点对数字中频的动态扩展作了分析说明。主要包括:ADC噪声分析、ADC虚假响应以及孔径抖动对系统的影响等。最后对数字接收机在天气雷达中如何应用设计、计算,并给出了实际系统的测试结果。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及其意义

1.2 研究的目的

1.3 论文的结构

2 数字接收机理论

2.1 数字接收机概述

2.2 信号采样理论

2.2.1 Nyquist采样定理

2.2.2 带通采样定理

2.3 高速A/D

2.3.1 ADC的常规结构

2.3.2 ADC的性能指标

2.3.3 ADC的选择

2.3.4 技术趋势

2.3.5 常用ADC列表

2.4 正交解调处理方法

2.4.1 模拟正交解调

2.4.2 数字正交解调

2.4.3 常用DDC介绍

2.4.4 FPGA与数字正交解调

3 数字接收机分析

3.1 ADC分析

3.1.1 ADC的输入范围

3.1.2 理想ADC的量化噪声

3.1.3 ADC产生的虚假响应

3.2 孔径抖动

3.2.1 孔径抖动的原因

3.2.2 孔径抖动引起的误差分析

3.2.3 孔径抖动对采样系统信噪比的影响

3.2.4 减小孔径抖动的措施

3.3 扩展动态

3.3.1 概述

3.3.2 数字中频的处理得益

3.3.3 高端扩展

3.4 饱和算法

4 数字接收机设计

4.1 模拟前端设计

4.1.1 噪声和噪声系数

4.1.2 灵敏度

4.1.3 接收机前端设计

4.1.4 主要技术参数

4.2 数字中频

4.2.1 数字中频设计

4.2.2 数字中频的性能

4.2.3 数字中频动态范围分析

4.3 数字接收机指标分析

4.3.1 模拟前端增益确定

4.3.2 数字接收机其他指标计算

4.4 数字接收机测试

4.4.1 噪声系数

4.4.2 灵敏度

4.4.3 动态范围测试

4.5 系统应用情况

4.5.1 dBZ的意义

4.5.2 工作截图

5 结论

5.1 研制总结

5.2 数字接收机技术发展展望

致谢

参考文献

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