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二次雷达数字接收机正交解调的设计与实现

作者：谢宁川 Publish: 2006-11-28 Hits:-

【中文题名】

二次雷达数字接收机正交解调的设计与实现

【英文题名】

【学科专业】

通信与信息系统

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-11-28

【中关键词】

二次雷达,单脉冲,数字下变频,,,

【英关键词】

secondary surveillance radar,monopulse radar,digital down convert,

【分类导航】

工业技术>无线电电子学、电信技术>雷达>雷达设备、雷达站>雷达接收设备>

【论文摘要】

雷达数字接收机是近年来迅速发展的接收机技术[1],随着超高速数字电路技术的迅速发展,雷达接收机的数字化水平越来越高。特别是高速多位(100MHz ,12bit以上)A/D转换器和DDS技术的发展以及高速数字信号处理芯片(DSP)和FPGA的普遍使用,为雷达接收机提供了良好的硬件基础。由于使用FPGA、DSP芯片设计的数字接收机具有体积小,重量轻,易于实现算法,性能稳定等优点,传统的模拟接收机已经逐渐被数字接收机代替。研究雷达数字化接收机具有非常重要的理论和现实意义。本文介绍了基于软件无线电思想的雷达中频数字化接收机的设计与性能分析。具体目标是设计应用于航空管制的二次雷达数字化接收机,实现对机载应答器应答信号的正确解调。雷达数字化接收机的理论基础是采样理论、信号正交变换、多速率信号处理以及高效的数字信号处理算法。本文首先介绍了采用单脉冲体制的航管二次雷达(MSSR)的基本理论,接着对中频数字化接收机的关键模块:数字化正交解调的设计方案及在FPGA上的实现作了详尽的描述,最后应用MATLAB对系统进行仿真分析,协助改进性能并测试系统是否满足指标。

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-6
目录	6-8
第一章引言	8-10
1.1 研究背景及意义	8
1.2 相关技术及研究动态	8-9
1.3 本文的主要工作	9-10
第二章二次雷达与数字接收机简介	10-19
2.1 航管二次雷达介绍	10-14
2.1.1 二次雷达的基本概念	10-11
2.1.2 航管二次雷达的询问信号和应答信号	11-14
2.1.2.1 询问模式	11-12
2.1.2.2 应答码	12-13
2.1.2.3 S 模式	13-14
2.2 单脉冲雷达介绍	14-17
2.2.1 振幅和差单脉冲雷达	14-15
2.2.2 相位和差单脉冲雷达	15-17
2.3 数字接收机简介	17-18
2.4 本章小结	18-19
第三章二次雷达数字接收机的方案设计	19-45
3.1 系统总体方案	19-21
3.2 本文的主要工作	21
3.3 数字正交解调的数学模型	21-23
3.4 直接中频采样	23-26
3.4.1 Nyquist 采样定理	23-24
3.4.2 带通信号采样理论	24-25
3.4.3 采样率的确定	25-26
3.5 DDC 的设计	26-40
3.5.1 NCO 的设计	26-27
3.5.2 抽取滤波器的设计	27-40
3.5.2.1 多速率信号处理	27-29
3.5.2.2 高效的抽取内插滤波器	29-36
3.5.2.3 抽取滤波器参数确定	36
3.5.2.4 CIC 滤波器设计	36-39
3.5.2.5 多相抽取滤波器	39-40
3.6 特征提取：求幅度相位	40-44
3.6.1 CORDIC 算法	41-43
3.6.2 CORDIC 求幅度和相位	43-44
3.7 本章小结	44-45
第四章数字正交解调的FPGA实现	45-62
4.1 系统结构及芯片选型	45-49
4.1.1 FPGA 实现与其他方式的比较	46
4.1.2 系统芯片选型介绍	46-49
4.1.2.1 AD 芯片	47-48
4.1.2.2 XILINX Spartan-3 系列FPGA 介绍	48-49
4.2 正交解调的FPGA 实现	49-61
4.2.1 基于verilog 的FPGA 设计流程	49-50
4.2.2 数字混频的实现	50-52
4.2.3 多相滤波器的实现	52-58
4.2.3.1 分布式算法	52-55
4.2.3.2 抽取滤波器的实现	55-58
4.2.4 求幅度和相位	58-61
4.2.4.1 CORDIC 算法的FPGA 实现:arctan 函数	58-60
4.2.4.2 arctan 模块仿真	60-61
4.3 本章小结	61-62
第五章仿真与系统测试	62-70
5.1 系统仿真	62-65
5.2 测试平台	65
5.3 雷达接收机的主要技术参数	65-67
5.3.1 灵敏度和噪声系数	65-66
5.3.2 选择性和信号带宽	66
5.3.3 动态范围和增益	66
5.3.4 幅度和相位的稳定性	66-67
5.4 ADC 性能测试	67-69
5.5 系统指标测试	69
5.6 本章小结	69-70
第六章总结与展望	70-71
致谢	71-72
参考文献	72-73
在学期间的研究成果	73
作者简介	73

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.345754



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