解决多普勒敏感问题的PRC-CW雷达信号处理的研究

摘要

伪码调相连续波雷达的扩频特性和大时宽使其具有良好的“四抗”能力，因此在工程实践中得到了广泛的应用，但实际应用中伪码调相连续波雷达存在如何解决相位编码雷达中的旁瓣问题、多普勒敏感等问题。本文针对伪码调相连续波（PRC-CW）雷达信号的多普勒敏感性，提出了一种扩展多普勒容限的新方法，该方法将单频信号和伪码调相信号结合起来，采用两种波形交替发射，在利用FFT得到目标对应多普勒频率的基础上，构造相应的多普勒补偿信号进入距离门进行脉压-FFT，消除了原有的多普勒容限的影响。 FPGA是上世纪八十年代发展起来的数字技术，具有体积小、精度高、速度快、稳定性好等特点。本文将FPGA技术引入到伪码调相连续波雷达信号处理系统，提高了雷达系统的集成化。 本论文在伪码调相连续波雷达课题组研究的基础上，设计实现解决伪码调相连续波雷达多普勒敏感问题的信号处理。论文的内容安排如下：第一章介绍了伪码调相连续波雷达的研究背景；第二章介绍了伪码调相连续波雷达的工作原理，伪码的选择，对回波信号的时域和频域都进行了公式的推导和分析，并提出扩展多普勒容限的新方案；第三章介绍FPGA软硬件开发环境；第四章详细阐述信号处理的各个模块以及信号处理的整体实现；第五章是FPGA和matlab的联合使用；第六章对全文进行了总结，指出设计中的不足和须改进的地方。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2研究背景

1.3论文主要内容

2伪码调相连续波雷达的理论基础

2.1伪码调相雷达连续波雷达简介

2.2伪随机码信号

2.2.1 m序列的定义

2.2.2 m序列的性质

2.2.3 m序列自相关函数和功率谱密度

2.3伪码调相连续波雷达的理论推导

2.3.1发射信号表达式及频谱分析

2.3.2回波信号分析

2.3.3多普勒敏感问题的研究

2.4伪码调相连续波雷达的模糊函数

2.5解决多普勒敏感的方案

2.5.1传统方法

2.5.2扩展多普勒容限的新方法的提出

2.6本章小结

3 FPGA开发软硬件环境

3.1 FPGA技术简介

3.1.1 FPGA的特点

3.1.2 FPGA设计流程

3.2 VHDL语言

3.3 Quartus Ⅱ简介

3.4本章小结

4信号处理的FPGA设计与实现

4.1复合码的设计与实现

4.1.1 m序列发生器的设计

4.1.2单频信号部分的码型

4.1.3两种码型的整合

4.2数字滤波器的设计与实现

4.2.1滤波器的原理

4.2.2 FIR滤波器的基本网络结构

4.2.3 FIR滤波器的设计方法

4.2.4 FIR滤波器实现

4.3 FFT的设计与实现

4.3.1 FFT的理论基础

4.3.2 FFT的实现

4.4回波信号相关处理的设计与实现

4.4.1相关积累的原理

4.4.2相关累加的实现

4.5信号处理的总体实现

4.6本章小结

5 matlab与FPGA的联合使用

5.1 matlab简介

5.2 FPGA中海量数据的导入和导出

5.3 matlab和Quartus Ⅱ的联合仿真

5.4 matlab对本文设计的仿真

5.5本章小结

6结束语

致谢

参考文献