《步进频率连续波探地雷达数字中频接收机设计与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《步进频率连续波探地雷达数字中频接收机设计与实现（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、国防科学技术大学研究生院硕士学位论文摘要S F C W 雷达利用较小的瞬时带宽合成较大的工作带宽，能有效提高接收机灵敏度，降低系统实现难度。同时，S F C W 雷达对接收机的设计提出了特殊的要求。本文根据某项目实际需求，对S F C W 探地雷达数字中频接收机的结构设计、具体实现以及数据预处理等三个方面展开了分析研究。在数字中频接收机的结构设计方面，本文先分析零差和外差结构的优缺点，并对中频接收机的模拟正交解调和数字正交解调方案进行了对比，得出数字中频直接采样接收机更适合S F C W 探地雷达；随后对数字中频接收机三种常见的数字下变频方案进行了分析，进而确定数字下变频的最佳方法为数字混频低
2、通滤波。为便于通用的数字信号处理器实现，对数字混频低通滤波法进行了改进。最后结合S F C W 探地雷达接收机的技术指标，确定了数字中频接收机完整的设计方案。在数字中频接收机的具体实现方面，首先根据S F C W 探地雷达接收机总体指标进行需求分析，接着给出了具体的硬件设计方案与软件逻辑实现，设计的系统具备C P C I 总线和L I N K 口两路高速输出通道；最后对该数字中频接收机主要技术指标进行了测试，实测结果表明A D 采样的有效位数和通道延时差分别为9 9b i t s和4 0 p s ，并具备较强的数据预处理能力，符合S F C W 雷达系统的指标要求。在数据预处理方面，针对系统校
3、正，先分析了A r c h i m e d e a n 螺旋天线的辐射特性，给出了基于实测数据和螺旋几何的两种色散补偿方法，接着设计了一种在数字域进行对消的耦合抑制方案，随后提出了多通道幅相误差的估计方法：针对一维距离压缩，给出了详细的压缩原理。对设计的数字中频接收机进行闭环测试，测试信号依次经过数字下变频、系统校正以及维距离压缩算法，实测结果表明数字中频接收机动态范围超过6 0 d B c ，灵敏度小于一7 0 d B m ，一维距离压缩的旁瓣抑制比最高可达3 8 2 d B ，性能优良。该接收机在某S F C W 探地雷达中已获成功应用。主题词：步进频率连续波探地雷达数字中频接收机数字下变
4、频数据采集数据预处理第i 页国防科学技术大学研究生院硕士学位论文A B S T R A C TU s i n gn a r r o wi n s t a n t a n e o u sb a n d w i d t ht os y n t h e s i z ew i d ec o h e r e n tp r o c e s s i n gb a n d w i d t h ，s t e p p e df r e q u e n c yc o n t i n u o u sw a v e ( S F C W ) r a I d l 盯i sa b l et oi m p r o v er e
5、 c e i v e rs e n s i t i v i t ye f f e c t i v e l ya n dm a k ei te a s i e r f o ri m p l e m e n t a t i o n M e a n w h i l e ， S F C Wr a d a ri m p o s e ss p e c i a lr e q u i r e m e n t so ni t sr e c e i v e rd e s i g n A c c o r d i n gt ot h ea c t u a ld e m a n do fap r o j e c t ，
6、t h r e ea s p e c t sa b o u tS F C Wg r o u n dp e n e t r a t i n gr a d a r ( G P R )d i g i t a li n t e r m e d i a t ef r e q u e n c y ( I F ) r e c e i v e ra r es t u d i e di nt h i sd i s s e r t a t i o n ，w h i c ha r ea r c h i t e c t u r ed e s i g n ，h a r d w a r ei m p l e m e n
7、t a t i o na n dd a t ap r e p r o c e s s i n g O nt h ef i r s ta s p e c t ，a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e sa b o u th o m o d y n ea n dh e t e r o d y n ea r c h i t e c t u r ea r ea n a l y z e d A n a l o gq u a d r a t u r ed e m o d u l a t i o na n dd i g i t a lq u a d r
8、 a t u r ed e m o d u l a t i o ns c h e m ea r ec o m p a r e d I ti sc o n c l u d e dt h a td i g i t a lI F d i r e c ts a m p l i n gi sm o r es u i t a b l ef o rS F C WG P R L a t e rt h r e ec o m m o nd i g i t a ld o w nc o n v e r s i o n ( D D C )f r a m e sa x ea n a l y z e d S u b s e
9、 q u e n t l y ，t h ed i g i t a lc o h e r e n tm i x i n ga n dl o w p a s sf i l t e r i n gm e t h o di sa d o p t e da sa no p t i m a lD D Cf r a m e I no r d e rt or e a l i z eb yu n i v e r s a ld i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o r ( D S P ) ，ar e v i s e dd i g i t a lc o h e r e n tm
10、 i x i n ga n dl o w p a s sf i l t e r i n gm e t h o di sp r o p o s e d F i n a l l y ，ac o m p l e t ed i g i t a lI Fr e c e i v e rd e s i g ns c h e m ei se s t a b l i s h e d ，c o m b i n i n gw i t ht h et e c h n i c a li n d e x e so ft h eS F C WG P Rr e c e i v e r O nt h es e c o n da
11、 s p e c t , d e m a n da n a l y s i si sp r e s e n t e df t r s ta c c o r d i n gt ot h et e c h n i c a li n d e x e s T h e nc o n c r e t eh a r d w a r ed e s i g na n ds o R w a r el o g i ci m p l e m e n t a t i o ni sp r o p o s e di nd e t a i l T h ed i g i t a lI Fr e c e i v e rs y s
12、 t e mi n c l u d e st w ok i n d so fo u t p u ti n t e r f a c ew h i c ha r eC P C Ib u sa n dL I N Kp o r t F i n a l l y ，m a j o rt e c h n i c a li n d e x e st e s ti sd o n ef o rt h i sd i g i t a lI Fr e c e i v e rs y s t e m E x p e r i m e n t a lr e s u l ts h o w st h a tt h ee f f e
13、 c t i v en u m b e ro fb i t s ( E N O B ) i s9 9 b i t sa n dt i m ed e l a yd i f f e r e n c ea m o n gv a r i o u sc h a n n e l si s4 0 p s O nt h e t h i r da s p e c t ，t h er a d i a t i o np r o p e r t i e so fA r c h i m e d e a ns p i r a la n t e n n ai ss t u d i e da n dt w od i s p
14、e r s i o nc o m p e n s a t i o nm e t h o d sa r ep r o v i d e db a s e do nr e a ld a t aa n ds p i r a lg e o m e t r y ，r e s p e c t i v e l y T oc a n c e lt h ec o u p l i n gs i g n a l ，ad i g i t a li n t e r m e d i a t ef r e q u e n c yc o u p l i n gc a n c e l l a t i o ns c h e m e
15、i sa d o p t e d A ne s t i m a t i o nm e t h o df o r a m p l i t u d ea n dp h a s ee r r o ro ft h em u l t i - c h a n n e li sp r o p o s e da f t e r w a r d s F i n a l l y ，b a s i cp r i n c i p l e so fo n ed i m e n s i o n a lr a n g ec o m p r e s s i o na l g o r i t h ma r ed i s c u
16、 s s e d C l o s e d - l o o pt e s ti sp e r f o r m e dt oe v a l u a t et h ed i g i t a lI Fr e c e i v e r T e s ts i g r l a li sp r o c e s s e db yD D C ，s y s t e mc a l i b r a t i o na n do n ed i m e n s i o n a lr a n g ec o m p r e s s i o na l g o r i t h m E x p e r i m e n t a lr e s u l ts h o w st h a td y n a m i cr a n g eo ft h er e c e i v e ri sg r e a t e rt h a n6 0 d B ca n ds e n s i t i v i t yi sl e s st h a n - 7 0 d B m P e a ks i d el
