寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)試驗系統(tǒng)設(shè)計與仿真.pdf

1、數(shù)字陣列雷達(dá)的出現(xiàn)標(biāo)志著相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)入數(shù)字化時代，射頻模擬信號直接數(shù)字化，在提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時也對數(shù)字信號的處理能力提出了更高的要求。多通道寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)的數(shù)據(jù)率高、運算量大、算法設(shè)計也相對復(fù)雜。為此，本文主要研究了寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計中的一些關(guān)鍵問題，包括射頻采樣技術(shù)的分析與設(shè)計，寬帶恒定束寬波束形成器的凸優(yōu)化設(shè)計及寬帶通道均衡技術(shù)分析，和寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)的通用信號處理平臺軟硬件設(shè)計。并采用MATLAB仿真及實測

2、數(shù)據(jù)分析驗證了相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)的可行性與有效性。
　　論文首先闡述了寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)的發(fā)展意義及背景。采用模塊化的設(shè)計思想將寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)劃分成若干獨立且完備的功能模塊，包括天線前端、數(shù)字陣列模塊、寬帶數(shù)字波束形成、常規(guī)信號檢測處理及終端顯示等，論述了寬帶數(shù)字陣列系統(tǒng)中各個功能模塊的關(guān)鍵技術(shù)。從雷達(dá)威力、收發(fā)輻射方向圖以及模糊函數(shù)理論對寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)的參數(shù)選取及波形選擇進(jìn)行研究。
　　深入分析了P波段寬帶射頻采樣的軟

3、硬件設(shè)計，重點說明了模數(shù)轉(zhuǎn)換(Analog to Digital Converter, ADC)性能的理論計算和實際測試方法。從采樣率、信噪比、有效轉(zhuǎn)換位及動態(tài)范圍四方面分析了射頻采樣對ADC性能的要求。介紹了射頻采樣硬件設(shè)計，包括硬件平臺結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable GateArray, FPGA)芯片選型、高速ADC芯片選擇、及ADC前端設(shè)計?；贘ESD2048協(xié)議設(shè)計了射頻采樣的FPGA程序，解決

4、了多片ADC芯片之間的同步問題?；谀臣几睦走_(dá)實測數(shù)據(jù)，給出了實測噪聲法及注入信號法下的信噪比分析。
　　針對寬帶數(shù)字波束形成存在的空間色散和時間色散問題，提出基于凸優(yōu)化的恒定束寬波束形成器設(shè)計。與現(xiàn)有優(yōu)化方法不同的是，本文采用待優(yōu)化頻段內(nèi)的某一頻點作為參考頻點，引入調(diào)和因子，構(gòu)造了以全方位最小均方誤差和參考頻點上波束輻射方向圖的Minmax旁瓣電平準(zhǔn)則的凸組合為目標(biāo)函數(shù)的恒定束寬波束形成器最優(yōu)化設(shè)計問題，并可通過線性約束，實現(xiàn)指

5、向不變、干擾置零及最大平坦波束形成器等設(shè)計。仿真分析驗證了本文設(shè)計的有效性。采用線性調(diào)頻信號分析了寬帶通道失配對信號脈壓的影響，并分析了頻域最小二乘算法的通道均衡性能。
　　最后，論文分析了通用信號處理平臺的設(shè)計。針對現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和數(shù)字化的要求，提出對通用信號處理平臺的設(shè)計要求。研究了目前主流的標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議，包括cPCI標(biāo)準(zhǔn)、VPX標(biāo)準(zhǔn)、PCIe、RapidIO、RocketIO GTX傳輸、光纖、及以太網(wǎng)等