合成孔径雷达中线性调频信号误差分析及其产生技术研究

摘要

合成孔径雷达在方位向对回波多普勒信号进行波束锐化,在距离向对发射的线性调频信号进行脉冲压缩,从而实现高分辨力的雷达图像.线性调频信号的质量直接影响合成孔径雷达的脉冲响应函数,从而影响雷达图像的质量,所以线性调频信号源的设计是合成孔径雷达系统设计中的关键环节之一.论文首先简要介绍了合成孔径雷达的基本工作原理和线性调频信号的基本理论,并在传统成对回波理论的基础上较为系统地分析了线性调频信号的误差对合成孔径雷达脉冲响应函数的影响,对其关键指标—旁瓣电平、主瓣宽度和积分旁瓣比进行了计算机仿真,进而给出了脉冲响应函数旁瓣电平、主瓣宽度和积分旁瓣比与线性调频信号误差容限之间的理论量化关系式,为实际系统设计提供了理论参考.而后论文研究了线性调频信号的传统产生技术和现代数字合成技术,提出了使用现场可编程逻辑器件(FPGA)的波形存储线性调频信号源的设计方案,并进行了硬件实现,给出实验验证结果和误差分析,最后在对方案和实验结果进行分析的基础上,给出了系统方案改进的一些建议.实验结果表明,使用现场可编程逻辑器件(FPGA)的波形存储线性调频信号源是一种设计简单灵活、集成度和可靠性高、性价比高的多功能线性调频信号发生器,在信号带宽在40M以下时是一种较为实用的技术方案,该方案较一般的线性调频数字合成方法也具有一定的新颖性.

目录

文摘

英文文摘

研究成果声明和关于学位论文使用权的说明

第一章绪论

1.1合成孔径雷达的应用与发展

1.2本论文的研究意义和主要工作

第二章合成孔径雷达原理及线性调频理论

2.1引言

2.2合成孔径雷达工作原理

2.2.1主动式雷达工作原理

2.2.2合成孔径雷达工作原理

2.3线性调频信号理论

2.3.1线性调频信号简介

2.3.2线性调频信号匹配滤波原理

2.3.3线性调频信号在雷达方程中的表现

第三章线性调频信号误差对合成孔径雷达脉冲响应函数的影响

3.1引言

3.2线性调频信号的频域误差对脉冲响应函数的影响

3.2.1合成孔径雷达的理论模型

3.2.2幅频误差对脉冲响应函数的影响

3.2.3相频畸变误差对脉冲响应函数的影响

3.2.4幅频和相频误差同时存在时对脉冲响应函数的影响

3.3线性调频信号的时域误差对脉冲响应函数的影响

3.4线性调频信号质量指标分析

第四章线性调频信号产生技术研究

4.1引言

4.2传统线性调频信号产生方法

4.2.1线性调频信号的有源实现

4.2.2线性调频信号的无源实现

4.2.3传统线性调频信号产生方法的不足

4.3直接数字线性调频信号产生方法

4.3.1 Shannon抽样定理

4.3.2直接数字合成(DDS)产生方法

4.3.3波形存储方法

4.3.4直接数字产生方法的优势

第五章波形存储线性调频信号源

5.1引言

5.2波形存储线性调频信号源设计误差分析

5.2.1理论波形数据量化误差分析

5.2.2系统时钟抖动误差分析

5.2.3 D/A线性误差分析

5.3波形存储线性调频信号源的设计方案

5.3.1系统功能描述及总体设计

5.3.2系统级框图及系统划分

5.3.3系统设计的逻辑量估计和器件选择

5.3.4 FPGA配置模式

5.4波形存储线性调频信号源设计原理图和PCB板图

5.4.1原理图

5.4.2 PCB板图

5.5波形存储线性调频信号源设计方案实验验证结果

5.5.1系统设计仿真结果

5.5.2系统实验结果：

5.6实验结果分析和方案改进

5.6.1 40M带宽信号误差分析

5.6.2 60M带宽信号误差分析及改进

5.6.3设计的稳定性问题

5.6.4电路设计的优化细节

第六章结束语

参考文献

攻读硕士学位期间完成与发表的论文

致谢