多频实时跳频雷达信号发生器的设计与实现

摘要

随着无线电技术的发展,电磁环境也日益复杂,尤其是对于高频雷达工作的3~30MHz短波波段。目前的高频地波雷达一般都采用多个频率同时进行工作,当其中的一个或者几个频率受到干扰后,就要进行频率更换。更换新的频率就需要雷达系统停机,而更换的整个过程需要几秒钟或者更长的时间。这就有可能造成目标的丢失或者航迹的中断。如何让雷达在复杂电磁环境下可以躲避干扰,实现实时同步跳频就具有重要的意义,也是本文研究的主要内容。
　　本文将以高频地波雷达为背景,对可以实时跳频的雷达信号发生器的设计和制作方法进行探索。本文将从三个部分进行叙述。
　　第一部分中首先对雷达系统的需求进行了分析,设计了实时跳频雷达信号发生器的总体方案,将整个方案分为接口模块、多路管理模块和多路信号产生模块三部分。然后对这三部分的进行了详细的功能介绍和芯片的选型工作。
　　第二部分中首先根据总体的设计方案对各个模块进行了电路的设计,包括电源模块、时钟复位模块、DSP模块、FPGA模块、DUC模块和USB模块的设计。然后用AltiumDesigner09软件绘制出了系统的原理图和PCB,并详细介绍了PCB的设计过程和需要注意的问题。在电路板制作完毕后,介绍了电路各个模块的硬件调试工作,包括FPGA芯片及其周边电路、DSP芯片及其周边电路、USB接口电路和DSP与FPGA之间的通信接口电路的调试,并给出了调试方法和测试结果。
　　第三部分中文章主要对系统的软件设计进行了介绍。DSP软件部分首先是用Matlab分析并仿真了课题要求的几种雷达信号波形,然后设计了雷达信号基带数据的DSP软件产生方案。FPGA软件部分详细介绍了系统各个控制模块的VerilogHDL的实现方法。USB软件部分主要介绍了USB固件程序的编写。
　　文章的最后对所制作的雷达信号发生器系统进行了调试和测试,给出了课题预期产生信号的测试结果,并对信号的调制噪声指标和系统的跳频速度进行了分析。测试结果表明本文所设计的多频实时跳频雷达信号发生器可以产生预期的信号波形,并且可以实现实时同步的跳频,其信号的噪声指标和跳频速度符合预期值。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究的目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 课题主要研究任务和章节安排

第2章 系统需求分析和方案设计

2.1 系统需求分析

2.2 系统理论分析

2.3 系统方案设计

2.4 本章小结

第3章 系统硬件设计

3.1电源模块电路设计

3.2时钟及复位模块电路设计

3.3 DSP模块电路设计

3.4 FPGA模块电路设计

3.5 DUC模块电路设计

3.6 USB模块设计

3.7 PCB的设计与制作

3.8 本章小结

第4章 系统硬件调试

4.1电源模块调试

4.2 FPGA及其周边芯片调试

4.3 DSP及其周边芯片调试

4.4 AD9957调试

4.5 USB模块调试

4.6 DSP与FPGA通信接口调试

4.7本章小结

第5章 系统软件设计与指标测试

5.1 DSP软件设计

5.2 FPGA软件设计

5.3 USB固件设计

5.4 整体调试与指标测试

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢