基于AD9910的Ku波段雷达信号源的设计与实现

摘要

军事上的需求促进了雷达在理论和体制上的极大发展,除了应用于军事上外,雷达在空中交通管制中用于对飞机航路和终端区域的监视,此外,雷达也广泛用于民用上。脉冲压缩雷达是一种新体制雷达,它最重要的优势在于解决了作用距离、距离分辨率和速度分辨率之间相互矛盾的问题,同时具有良好的抗干扰性能。
　　雷达波形的参数对雷达性能具有至关重要的作用,脉冲的持续时间关系到发射信号的能量和雷达的作用距离,在工作频率确定的情况下速度分辨率与时宽成正比,而距离分辨率与信号带宽成正比。因此通过控制发射波形的时宽和带宽能够同时获得远作用距离、高距离分辨率和高速度分辨率。此外发射信号的相位噪声、杂散和线性度等指标也关系到雷达的信号检测和处理。
　　本文根据Ku波段脉冲雷达信号源的实现目标和指标要求,基于FPGA和DDS芯片AD9910设计并实现了VHF频段的雷达信号源,主要产生了四类信号:(1)线性调频波形;(2)相位编码波形;(3)脉冲调制信号;(4)连续波。根据4位DDS波形控制码和导前脉冲信号输出14种模式的波形,并完成不同模式间的快速切换。波形的参数包括中心频率、调频带宽和调频脉宽等。本文从硬件和软件两个方面设计并实现了满足指标要求的雷达信号源。主要内容如下:
　　首先,概述了脉冲压缩雷达系统和频率源技术的发展现状。
　　然后,简要介绍了脉冲压缩雷达的基本原理和典型的四种脉冲压缩波形,重点介绍了DDS的工作原理和特点;介绍了雷达信号源关注的指标以及基于PLL和DDS技术实现的常用技术。
　　其次,根据指标要求设计了模块实现方案;合理选用DDS和FPGA等器件,给出了硬件电路的设计过程;详细介绍了DDS控制器的FPGA实现。
　　最后,完成了软硬件的调试,给出了VHF雷达信号源的测试结果,分析了调试过程中的问题;给出了系统联合测试结果,最终结果满足指标要求。

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第一章 绪论

1.1 课题来源与研究意义

1.2 脉冲压缩雷达发展概述

1.3 频率源技术发展概述

1.4 本文工作内容与文章结构

第二章 脉冲压缩雷达及频率合成技术基本原理

2.1 脉冲压缩雷达基本原理

2.2 直接数字频率合成的基本原理

2.3 雷达信号源的实现方案

第三章 方案设计与硬件实现

3.1 项目内容与技术指标介绍

3.2 方案设计

3.3 AD9910电路设计

3.4 FPGA控制电路设计

3.5 其他电路设计

3.6 PCB版图设计

3.7 AD9910控制器的FPGA设计与实现

3.8 本章小结

第四章 电路调试与测试

4.1 实物与测试平台

4.2 模块单独测试

4.3 系统联合测试

4.4 调试中的问题及测试结果分析

4.5 总结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果