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数字化雷达系统仿真平台的设计与研制

作　者: 谭振伟
导　师: 张春杰
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 直接数字频率合成 AD9854 雷达信号源 DSP
分类号: TN955
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 25次
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内容摘要

随着现代电子技术的高速发展，现代雷达技术也得到了飞速的发展，出现了多种雷达体制。伴随着雷达技术一系列的进步，现代雷达所处的电磁环境也越来越复杂，如何在电子战与信息对抗中使自身的生存能力得到提高显得尤为重要。因此在不同的电磁场景中应用不同类型的雷达信号，来提高雷达系统的性能是十分必要的。目前，雷达信号的形式按照调制方法分主要有普通连续波、普通脉冲信号、脉冲调频信号、脉冲编码信号等。本文根据实际的需求设计了雷达仿真平台的信号源部分，可以产生多种常用的雷达波形。直接数字频率合成技术(DDS)近年来广泛的应用在雷达信号源上，与传统压控振荡器的信号产生技术相比，它具有较高的频率分辨率、较快的转换速率、相位噪声小等优点。本文首先论述了直接数字频率合成技术的功能原理，然后分别分析了理想情况与实际情况下DDS输出信号的频谱特性，并且重点分析了一款由ADI公司生产的DDS芯片AD9854的功能与特点；设计了以DSP芯片TMS320C6416作为主处理器与FPGA联合控制DDS芯片AD9854来产生雷达信号的方案。利用DSP芯片的强大的运算处理能力，用DSP对DDS芯片进行控制，可以产生多种类型的信号；同时利用DSP芯片通过串口模块与PC机相连，在PC机上利用C语言编写上位机软件，实现在上位机界面上实时更改信号参数设置，增强了雷达信号仿真平台的可操作性。文中同时对DSP芯片的开发与应用做了简要的介绍，并且详细介绍了系统组成的各个模块的功能与作用。本文最终实现了由DSP芯片作为主控芯片与FPGA芯片EP2C8Q208一起来控制AD9854产生频率范围0~120MHz的雷达信号仿真平台。该平台产生的信号类型包括连续波雷达信号、单频雷达脉冲，二相编码信号(BPSK)、频移键控(FSK)、线性调频等雷达波形。在Microsoft VC++6.0环境下开发出的上位机软件，可以根据实验需要实时地修改信号参数，达到了可视化人机交互的效果。通过利用示波器与频谱仪对该平台输出信号的测试和分析，证明所产生信号波形满足设计的要求，达到了预期目的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 研究背景  10
  1.2 课题国内外研究现状  10-12
  1.3 本文的主要工作  12-14
第2章直接数字频率合成技术  14-29
  2.1 直接数字频率合成 DDS 的基本结构与工作原理  14-17
  2.2 DDS 的特点  17-18
  2.3 DDS 输出信号的频谱分析  18-24
    2.3.1 理想参数下的输出信号的频谱分析  18-21
    2.3.2 实际参数下的输出信号的频谱分析  21-24
  2.4 DDS 芯片介绍  24-28
    2.4.1 AD9854 的介绍  24-26
    2.4.2 AD9854 的工作方式  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章雷达系统仿真平台的硬件设计  29-48
  3.1 系统方案设计  29
  3.2 仿真平台的硬件设计框图  29-30
  3.3 数字信号处理和 DSP 芯片  30-33
    3.3.1 DSP 简要论述  30-31
    3.3.2 DSP 系统的设计过程  31-32
    3.3.3 DSP 芯片的选择  32-33
  3.4 仿真平台的硬件结构  33-44
    3.4.1 系统电源电路设计  33-34
    3.4.2 DSP 电源监控电路的设计  34-36
    3.4.3 DSP 模块的配置  36-39
    3.4.4 FPGA 及其配置电路的结构  39-40
    3.4.5 串口电路设计  40-41
    3.4.6 晶振与锁相环电路设计  41-42
    3.4.7 外部存储器电路设计  42
    3.4.8 滤波器电路设计  42-44
  3.5 DDS 与 FPGA 及 DSP 的接口电路的设计  44-47
  3.6 本章小结  47-48
第4章数字化雷达系统仿真平台的软件设计  48-57
  4.1 雷达发射信号产生的软件设计  48-49
    4.1.1 系统初始化  48-49
    4.1.2 信号类型选择  49
  4.2 DSP 的串行通信程序的设计  49-50
  4.3 信号波形产生的程序  50-54
    4.3.1 连续波雷达信号  50-51
    4.3.2 单载频脉冲信号  51-52
    4.3.3 相位编码信号  52
    4.3.4 M 序列脉冲信号  52-53
    4.3.5 线性调频矩形脉冲信号  53-54
  4.4 上位机界面设计  54-56
    4.4.1 上位机界面功能  54-55
    4.4.2 上位机界面使用方法  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章仿真平台的性能测试与结果验证  57-64
  5.1 测试功能及技术指标  57
  5.2 测试仪器  57
  5.3 各项性能测试  57-63
    5.3.1 测试方法  57-58
    5.3.2 测试数据  58-61
    5.3.3 频谱分析  61-63
  5.4 测试结果的分析与结论  63
  5.5 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  70-71
致谢  71

数字化雷达系统仿真平台的设计与研制

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