雷达中频数字信号处理与动态范围的研究

摘要

随着我国国民经济的快速增长和对内对外贸易量的不断增大，海上交通运输更加繁盛。航海雷达系统是海上目标探测的主要技术之一，为了能够正确检测目标，在现代雷达接收机中，大动态范围是非常重要的。现代的雷达接收机要求能够实现宽的输入带宽、高的灵敏度和分辨率、大的动态范围、采用数字化处理和具有多信号处理能力，完成对雷达信号的接收工作。动态范围和灵敏度都是宽带数字接收机的关键性能指标。过采样技术和增益控制是解决宽带数字中频接收机的大动态范围问题可行方案，可以提高接收机小信号的检测能力。增益控制可以增大接收机的动态范围，防止强信号引起过载。本文的研究课题来源于交通部基础研究科技项目“航海雷达中频信号数字处理方法的研究”，本文主要研究提高中频信号数字接收动态范围的处理方法。
　　 首先，介绍了雷达接收机的各种动态范围的定义，线性动态范围、增益受控动态范围和无杂散动态范围(SFDR)等，本文中主要接收了这三种不同的动态范围定义。另外在本文中还简单介绍了几种接收动态范围的表示方法以及提出了几种提高动态范围的技术。
　　 其次，介绍了中频采样在雷达信号处理中的应用和过采样技术及其噪声整形、FFT提高接收机动态范围的技术。还研究了动态范围的相关参数，分析了扩大接收机动态范围的常规方法，如灵敏度时间控制、自动增益控制、中频限幅器和对数放大器等，并分别指出常规方法应用于宽带数字接收机的局限性。
　　 最后，本文基于赛迪雷达信号采集处理平台SDZ605的DSP设计了过采样处理方法。
　　 本文的主要研究工作和结果不仅可以提高雷达接收机的测量动态范围，对今后雷达数字中频接收机的设计实现的研究也具有一定的理论和实际意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2雷达数字中频接收机的发展状况

1.3 DSP的发展与应用

1.4本文的研究内容与结构安排

1.5本章小结

第2章雷达动态范围的研究

2.1动态范围的定义

2.1.1线性动态范围

2.1.2增益受控动态范围

2.1.3无杂散动态范围(SFDR)

2.1.4饱和动态范围(SADR)

2.2动态范围的表示方法

2.3影响动态范围的因素

2.3.1目标特性

2.3.2杂波特性

2.4提高动态范围的方法

2.5本章小结

第3章采用过采样的方法提高接收机的测量动态范围

3.1采样定理

3.1.1 Nyquist采样定理

3.1.2带通信号采样定理

3.2中频采样理论及其分析

3.3中频采样在雷达信号处理中的应用

3.4过采样技术

3.5噪声整形

3.6 FFT

3.7本章小结

第4章扩展接收机动态范围的方法

4.1非线性数字量化

4.2扩大接收机总动态范围的常用方法

4.2.1灵敏度时间控制电路(STC)

4.2.2自动增益控制系统(AGC)

4.2.3中频限幅器(IF Limiter)

4.2.4对数放大器

4.2.5增加ADC的量化位数

4.3本章小结

第5章过采样技术的硬件平台和软件设计与实现

5.1系统的硬件平台构成

5.2平台内部通信机制

5.2.1 DSP与FPGA的通信设计

5.2.2 DSP与PC机的通信设计

5.3过采样的DSP软件实现

5.4本章小结

第6章结束语

参考文献

致 谢

研究生履历