数字阵列雷达数字T/R模块的设计与验证

摘要

雷达正面临目标环境和电磁环境日益严峻的挑战，为适应复杂环境与新任务的要求，高精度，多功能，多目标探测，自适应抗干扰成为雷达性能新的追求。采用数字波束形成技术的数字阵列雷达具有同时多波束、低副瓣和自适应抗干扰等优良性能，越来越得到人们的重视。
　　 本文以某跟踪制导数字阵列雷达为背景，完成10通道数字T/R模块中频收发软件无线电电路的设计、功能实现和验证，完成了整个数字T/R模块的分系统集成，并在电波暗室完成了数字T/R模块接收通道校准、接收波束远场方向图测试、低旁瓣性能测试、同时接收多波束性能测试和自适应波束形成算法测试。该数字T/R模块可移植性强，便于升级，扩展方便，具有任意码长和码型的二相编码波形产生、发射数字波束形成、数字正交调制和解调、基带数据预处理和数据流驱动的光纤传输等诸多软件无线电功能。测试结果表明，模块所有功能正常，并且具有低旁瓣和同时多波束形成等诸多优越特性，接收方向图旁瓣电平优于-24.5dB。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 本课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究动态

1．3 本文的主要工作

2 数字阵列雷达组成及其相关技术研究

2．1 数字波束形成技术基本原理

2．1．1 基本原理

2．1．2 自适应波束形成

2．2 数字阵列雷达系统组成

2．3 数字阵列雷达系统中通道校准技术

2．3．1 旋转矢量法(Rotating Element electric field Vector，REV)

2．3．2 酉矩阵编码法(Unitary Transform Encoding，UTE)

3 数字T／R模块中频收发电路软件设计与实现

3．1 电路工作流程

3．2 电路同步脉冲波形

3．3 电路帧格式定义

3．4 电路FPGA程序设计与实现

3．4．1 光纤接口收发控制模块程序设计与实现

3．4．2 接收状态机模块程序设计与实现

3．4．3 发送状态机模块程序设计与实现

3．4．4 自检模块程序设计与实现

3．4．5 预置模块程序设计与实现

3．4．6 接收通道校准模块程序设计与实现

3．4．7 发射通道校准模块程序设计与实现

3．4．8 工作休眠模块程序设计与实现

3．4．9 ADC接口模块程序设计与实现

3．4．10 基带数据传输模块程序设计与实现

3．4．11 发射波束权系数更新模块程序设计与实现

3．4．12 通信码接收模块程序设计与实现

3．4．13 码元传递模块程序设计与实现

3．4．14 DAC接口模块程序设计与实现

4 数字T／R模块测试工装的软硬件设计与数字T／R模块的功能验证

4．1 测试工装FPGA程序设计与实现

4．1．1 CPU模块程序设计与实现

4．1．2 信号控制模块程序设计与实现

4．1．3 同步脉冲产生模块程序设计与实现

4．1．4 基带数据帧头信息提取模块程序设计与实现

4．1．5 基带数据解包模块程序设计与实现

4．2 测试工装人机界面设计与实现

4．2．1 数字T／R模块功能验证人机界面设计

4．2．2 波束形成功能验证人机界面设计

4．2．3 调试界面设计

4．3 验证结果

4．3．1 数字T／R模块中频收发电路中各模块验证

4．3．2 波束形成性能测试

5 总结

致谢

参考文献

附录