宽带雷达信号的生成方法研究

摘要

在雷达技术领域，各种体制雷达的研制越来越离不开实验室内半实物仿真技术的支持。在实验室环境下雷达信号模拟器能够利用仿真技术，通过建立雷达信号模型灵活地产生雷达目标回波信号、雷达干扰信号和雷达环境信号，满足雷达系统设计、开发和测试的需要。对于半实物的仿真系统而言，需要对宽带雷达信号进行实时重构，本文对宽带雷达信号的实验室重构方法进行了深入的研究。 雷达信号通常属于随机信号，其频率域统计特性比较容易得到，因此本文采用工程上易于实现的重构算法：根据功率谱特征求得其幅度谱，相位随机化后得到矢量频谱，再傅立叶反变换得到有限长时域序列，通过时域随机化处理得到无限长序列，然后进行内插扩展、数字正交调制实现上变频过程，通过D/A和低通滤波生成目标信号。 对于宽带雷达信号而言，该算法的重构精度和实时性都要求的比较严格。本文针对影响信号重构精度和实时性的重点部分：时域随机化处理和内插扩展过程，分别进行了详细的分析。考虑到时域随机化处理中所选窗函数的不同频谱特性，提出了加汉宁窗并进行幅值修正的方法来完成有限长序列的无限扩展。同时由于多项式插值滤波器具有实时计算量小的优点，而多级结构又可以大大降低滤波器的设计要求和系统运算量，提出了一种将多相滤波器和拉格朗日插值滤波器相组合的多级实现结构来完成基带信号的采样率转换，并针对多相内插滤波器和多项式插值滤波器在实际设计中的不同缺点，分别进行了一定的改进。最后，本文给出了基于DSP和FPGA的宽带信号数字正交调制方法，将运算量很大的内插及低通滤波部分用FPGA器件来实现，并讨论了用硬件电路实现的数字内插滤波器内部结构。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1雷达发展概况

1.2宽带雷达信号产生技术

1.3本课题的研究目的及现状分析

1.4本文研究的主要内容及安排

第2章任意频谱信号的高精度重构

2.1信号重构理论

2.1.1重构理论概述

2.1.2随机信号的重构

2.2随机信号的时域随机化处理方法

2.2.1随机卷积法

2.2.2加窗重叠法

2.3加窗叠加法的分析及改进

2.3.1加窗重叠原理

2.3.2窗函数的选择

2.3.3幅值修正过程

2.4本章小结

第3章基带信号的数字上变频

3.1基带复信号的数字正交调制

3.2频域内插实现基带信号的扩展

3.2.1频域补零内插

3.2.2快速傅立叶反变换的优化算法

3.2.3算法仿真分析

3.3时域内插实现基带信号的扩展

3.3.1常用插值方法的比较

3.3.2内插滤波器的结构设计

3.3.3多级实现结构的改进

3.4插值滤波器的设计

3.4.1多相内插滤波器的设计及改进

3.4.2多项式插值滤波器的设计及改进

3.5本章小结

第4章基于DSP的宽带信号产生系统

4.1信号产生系统的硬件设计

4.1.1硬件系统设计方案

4.1.2 DSP及其外围电路设计

4.2宽带信号产生的软件设计

4.3本章小结

第5章基于FPGA的数字内插滤波器

5.1引言

5.2基于FPGA的数字内插滤波器

5.2.1级联积分梳状滤波器(CIC)

5.2.2多项式插值滤波器

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介