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干涉比相法瞬时测频技术研究

作　者: 段小翔
导　师: 许建中
学　校: 南京理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 瞬时测频 干涉比相法 CORDIC算法 FPGA
分类号: TM935.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 146次
引　用: 1次
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内容摘要


雷达在现代电子战中起着重要的作用,随着科技的发展,现代雷达大量采用捷变频技术,这种雷达的微波频率在脉间捷变,能否实时有效的提取雷达的频率信息,成为能否取得战争主动权的重要因素之一。所以瞬时测频技术在现代电子战中有着重要的研究价值。干涉比相法瞬时测频是一种比较经典的测频方法,它的核心思想是对信号进行频率—相位—幅度的变换,最终由测量到的幅度值反推出其频率值。这种方法由于其良好的瞬时性,在实际的工程中得到了广泛的应用。该方法的瓶颈问题是其测频精度做不到很高。本文在数字信号处理部分,采用了两个方面措施对这种方法的测频精度进行了提高。第一:针对传统的多点求和取平均的滤波方法作了改进,能够较好的避免同一组数据中跨越两个频率值时产生的误差,提高了测频精度。第二:针对普遍存在的正交IQ两路的信号失衡问题,采用了CORDIC算法实现鉴相,通过分析得出了这种算法能够很好的抑制正交两路IQ信号的失衡,较好地提高了测频精度。本文结合实际工程项目,在干涉比相法瞬时测频原理研究的基础上,进行了瞬时测频方案论证;采用模块化设计方法和FPGA技术,对数字信号处理部分进行了设计;分析了采用CORDIC算法鉴相时,算法的抗正交IQ两路信号的失衡性能;对整个系统的测频精度和测频时间进行了误差分析,证明了方案的可行性;最后给出了数字电路部分的电路设计。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 引言  8
  1.2 研究背景及意义  8-9
  1.3 国内外研究状况  9-10
  1.4 论文的内容安排  10-11
2 干涉比相法瞬时测频技术与系统方案  11-21
  2.1 干涉比相法瞬时测频技术  11-16
    2.1.1 基本原理  11-13
    2.1.2 相位信息的提取  13-15
    2.1.3 不模糊带宽  15-16
    2.1.4 干涉比相法瞬时测频的优缺点  16
  2.2 方案的选择  16-20
    2.2.1 系统指标要求  16
    2.2.2 方案比较  16-19
    2.2.3 方案选择  19-20
  2.3 小结  20-21
3 瞬时测频算法的FPGA实现  21-51
  3.1 FPGA与VHDL简介  21-22
  3.2 FPGA内部各功能模块的划分  22-26
  3.3 时钟管理模块的设计与实现  26-27
    3.3.1 DCM主要功能  26
    3.3.2 DCM的结构  26-27
  3.4 FIFO模块的设计与实现  27-33
    3.4.1 FIFO的工作方式  28
    3.4.2 异步FIFO的优化  28-31
    3.4.3 异步FIFO的实现  31-33
  3.5 软件滤波模块的设计与实现  33-36
    3.5.1 滤波算法的选取  33-35
    3.5.2 算法的数据分析和优缺点  35-36
  3.6 CORDIC算法鉴相模块的设计与实现  36-46
    3.6.1 CORDIC算法求取相位原理  36-38
    3.6.2 CORDIC的两种实现结构  38-39
    3.6.3 相位的扩展  39-40
    3.6.4 CORDIC算法的数据表示方法  40-41
    3.6.5 算法的实现  41-42
    3.6.6 CORDIC算法的抗IQ信道失衡性能  42-45
    3.6.7 CORDIC算法的数据分析和误差分析  45-46
  3.7 ROM的设计与实现  46-48
  3.8 控制模块的设计与实现  48-50
  3.9 小结  50-51
4 FPGA功能仿真与系统误差分析  51-60
  4.1 FPGA中各模块的功能仿真  51-55
    4.1.1 DCM的功能仿真  51
    4.1.2 FIFO的功能仿真  51-52
    4.1.3 滤波算法的仿真  52-53
    4.1.4 CORDIC算法的功能仿真  53
    4.1.5 ROM模块的功能仿真  53-54
    4.1.6 控制模块的功能仿真  54
    4.1.7 FPGA的总体实现仿真  54-55
  4.2 系统的误差分析  55-59
    4.2.1 系统误差源分析  55-57
    4.2.2 测频精度分析  57-59
    4.2.3 测频时间分析  59
  4.3 小结  59-60
5 数字处理部分关键电路的设计  60-69
  5.1 电源模块设计  60-61
  5.2 ADC模块设计  61-63
  5.3 FPGA模块设计  63-67
    5.3.1 PROM芯片的选择及电路设计  64-65
    5.3.2 配置方式的选择  65-66
    5.3.3 全局时钟的选择  66-67
  5.4 PCB设计中注意的问题  67
  5.5 小结  67-69
6 总结  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 频率、波形参数的测量及仪表 > 波长、频率（时间）的测量及仪表
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