X波段雷达模拟器多模信号产生模块设计

摘要

随着现代雷达技术的飞速发展，雷达系统的结构越来越多样化、复杂化。雷达模拟器可以很好地为被测雷达提供模拟应用环境，将雷达调试过程置于控制之下，经济而准确地评估雷达的性能。因此现代雷达模拟器的发展越来越快，对其核心器件信号源的要求也逐步提高。在功能上，这类信号源要求能够产生多种调制模式的信号，包括各类型的调频、调幅、调相信号；在性能上，要求具有高频率、宽频带、小步进、捷变频、低杂散和低相噪等特点。
　　目前，雷达模拟器的信号源采用的频率合成技术主要有锁相式频率合成（Phase-Locked loop，PLL）和直接数字频率合成（Direct Digital Synthesis，DDS）两种方式。其中DDS技术是最新一代频率合成技术，与PLL相比，具有很多独特的优点。本课题选择直接数字频率合成技术（DDS）作为设计的基础。
　　本文首先详细介绍了DDS的工作原理及其特点，然后详细分析了几种常用的基于DDS的混合频率合成方案的结构和优缺点，针对课题要求，对其进行了选取和改进，采用DDS+倍频+混频的方案，通过现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）的灵活控制，成功设计出一种X波段多模信号产生硬件电路。杂散小于-75dBc，相噪在频偏1KHz处优于-110dBc/Hz。最后通过硬件和软件的具体实现，达到了课题要求的调制模式多样（包括线性调频、非线性调频、调相）、参数可调、切换迅速等特点。
　　本文采用的设计方法，也可以为设计其他模式的信号源提供一些参考。

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缩略词表

第一章 引 言

1.1 雷达模拟器概述

1.2 雷达信号波形产生技术的发展概况

1.3 频率合成技术简介

1.4 课题简介及意义

第二章 雷达信号模型与直接数字频率合成系统

2.1 雷达信号模型

2.2 直接数字合成（DDS）

2.3 频综其它关键部件

2.4 基于DDS的各种雷达信号波形产生技术

第三章 系统方案设计

3.1 系统指标要求

3.2 方案分析

3.3 多模信号产生模块中频部分方案分析

3.4 多模信号产生模块具体方案设计及器件选择

第四章 系统的硬件及软件实现

4.1 系统具体设计方案

4.2 DDS外围电路

4.3 FPGA外围电路的设计

4.4 单元电路和印制板电路制作要点

4.5 控制软件的实现

第五章 系统调试及结果分析

5.1 系统结构与实物

5.2 系统调试

5.3 系统测试结果及数据分析

5.4 测试中出现的问题及改进

5.5 项目总结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果