任意雷达方位信号模拟方法研究

摘要

随着近几年雷达技术的高速发展，雷达信号模拟器技术也在不断发展。实现不同型号的雷达方位信号模拟是其中重要的技术环节之一。但是目前专门针对任意雷达方位信号进行模拟的模拟技术尚未见报道。本文针对这一问题，提出了一种任意雷达方位信号模拟方法。
　　雷达方位信号模拟最重要的环节是对雷达方位增量信号的模拟。雷达方位增量信号包括两种，一种是天线旋转一圈产生的低分辨方位增量信号，另一种是在雷达显示单元中，为了提高雷达图像的显示精度，将低分辨方位增量信号经过倍频得到的高分辨方位增量信号。为了避免倍频过程中倍频次数过大导致的硬件实现困难，本文将两种方位增量信号之间的转化改为分频实现，即先产生高分辨方位增量信号，再分频产生低分辨方位增量信号。但是传统的整数分频或小数分频算法都不能满足方位增量信号转换过程中对精度的要求。为了解决这一问题，本文提出一种组合分频算法，不仅实现了高低分辨方位增量信号之间的转化，而且将分频误差控制在了合理的精度范围内。
　　通过调整组合分频算法中的各参数值，可以实现对任意低分辨方位增量信号的模拟，从而实现对任意雷达方位信号的模拟。针对任意雷达方位信号模拟单元的设计，本文提出了单片机和FPGA联合设计的方式。单片机完成根据所选定雷达型号，控制相应的分频组合以及确定方位信号的产生策略。同时，利用FPGA的时钟管理模块和强大的并行处理能力，执行单片机的分频组合控制指令，完成对所选雷达型号或参数的方位信号的模拟。不仅如此，为了使设计结果易于观察和验证，设计中还增加了示波器和数码管显示部分。
　　本文提出的任意雷达方位信号模拟方法最大的优点是可以在一定精度范围，实现任意高低分辨方位增量信号之间的转化。依据该方法实现的任意雷达方位信号模拟单元，不仅可以作为雷达信号模拟器的一部分，用于雷达终端设备的调试。还可以作为一种雷达方位信号发生器，用于实验室的科研教学中，实用价值很大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景与研究的意义

1．2 雷达信号模拟技术的发展现状

1．3 本文的研究目标和研究内容

1．3．1 课题研究目标

1．3．2 课题研究内容

1．3．3 研究的关键内容

1．4 研究方法

1．5 研究成果

1．6 论文章节安排

第2章 雷达信号模拟器基本方案设计

2．1 雷达系统概述

2．2 雷达信号特性分析

2．2．1 雷达同步信号和视频信号分析

2．2．2 雷达方位信号分析

2．3 雷达信号模拟器方案设计

2．3．1 雷达信号模拟器基本方案设计

2．3．2 雷达信号模拟器工作原理和指标说明

2．3．3 雷达信号模拟器关键技术单元的分析说明

2．4 本章小结

第3章 任意雷达方位信号模拟方法研究

3．1 设计原则和目的

3．2 传统的锁相倍频法

3．3 组合分频法的基本设计思想

3．3．1 组合分频法的提出

3．3．2 组合分频法的算法模型

3．3．3 组合分频法的误差分析和参数选择

3．4 组合分频法的算法设计流程和策略验证

3．4．1 组合分频法的算法设计流程

3．4．2 N=360情况下的分频策略验证

3．4．3 N=450情况下的分频策略验证

3．5 组合分频法分析和验证

3．5．1 Matlab对话框设计

3．5．2 Matlab实现组合分频法

3．6 本章小结

第4章 任意雷达方位信号模拟单元的设计与实现

4．1 任意雷达方位信号模拟单元的设计方案

4．1．1 高分辨方位增量信号的产生

4．1．2 低分辨方位增量信号的产生

4．1．3 船首信号和方位地址的产生

4．2 基于FPGA和单片机的方案实现

4．2．1 单片机部分的实现方案

4．2．2 FPGA部分的实现方案

4．3 方案实现结果验证

4．3．1 高低分辨方位增量信号结果验证

4．3．2 船首信号和方位地址的结果验证

4．3．3 数码管显示部分结果验证

4．3．4 示波器结果验证

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介