【摘 要】
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主动式毫米波成像安检雷达作为目前最具发展潜力的人体安检技术,具有非常广阔的应用前景。采用宽带信号作为安检雷达的发射信号,可以有效提高其成像精度。此外,回波信号的采集精度以及数据传输存储过程的准确性对成像效果也至关重要。本文以电科某所的新型毫米波安检雷达为项目背景,设计并实现了其中频信号产生、采集与传输系统。论文主要工作和贡献如下:系统方案设计与信号产生算法推导仿真。本文首先基于安检雷达信号产生、采
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主动式毫米波成像安检雷达作为目前最具发展潜力的人体安检技术,具有非常广阔的应用前景。采用宽带信号作为安检雷达的发射信号,可以有效提高其成像精度。此外,回波信号的采集精度以及数据传输存储过程的准确性对成像效果也至关重要。本文以电科某所的新型毫米波安检雷达为项目背景,设计并实现了其中频信号产生、采集与传输系统。论文主要工作和贡献如下:系统方案设计与信号产生算法推导仿真。本文首先基于安检雷达信号产生、采集与传输系统的功能需求与技术指标,提出了系统的总体设计方案。为了提高安检雷达的测量精度和距离分辨率,采用宽带线性调频信号和步进频信号作为系统发射信号。经过分析比较,选择FPGA和高速DAC的技术方案来实现宽带信号的产生。针对FPGA工作频率有限的问题,提出了通过多路并行DDS合成方法实现信号生成的方案,并通过MATLAB仿真了通过该方法实现宽带信号的具体过程,验证了方案的可行性和正确性。硬件板卡电路设计。在进行了硬件需求分析的基础上,提出硬件板卡整体方案。针对设计中的关键部分,介绍了具体的设计思路与实现方法,包括DAC电路、ADC电路、DDR3缓存器、时钟系统和电源系统。系统FPGA逻辑设计与实现。系统基于FPGA平台实现,通过Verilog HDL语言进行各模块的逻辑功能设计。介绍了芯片配置过程、多路并行DDS合成技术在FPGA中的具体实现、信号采集模块设计与实现、DDR3读写控制以及PCIe3.0总线接口传输功能的设计与实现。对设计中的重点难点进行了详细介绍。系统功能调试与验证。对系统各功能模块进行性能测试,信号产生模块能够产生稳定的1.8GHz中频宽带信号,经频综上变频至X波段之后的宽带信号也能够达到指标要求;信号采集模块能够以400MHz的采样率对回波信号进行采集,采集结果正确;所实现的PCIe3.0高速数据接口的传输速率可以达到4.55GB/s,完全可以满足毫米波安检雷达2GB/s的数据传输速率要求。
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