【摘 要】
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高频无线电可以与海洋表面相互作用,产生Bragg绕射现象,基于这一特点,高频地波雷达不仅可以实现海洋表面动力学状态监测,同时在军事上也具有作用距离远、抗低空突防和反隐身的优势。但传统的单一波形体制高频地波雷达难以实现远近距离以及快慢速目标的同时探测,无法充分发挥高频地波雷达的优势。基于这一现状,本文主要探讨一种多通道双频新体制高频地波雷达接收机硬件平台的设计研制,该雷达接收机可同时实现基于多普勒谱
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高频无线电可以与海洋表面相互作用,产生Bragg绕射现象,基于这一特点,高频地波雷达不仅可以实现海洋表面动力学状态监测,同时在军事上也具有作用距离远、抗低空突防和反隐身的优势。但传统的单一波形体制高频地波雷达难以实现远近距离以及快慢速目标的同时探测,无法充分发挥高频地波雷达的优势。基于这一现状,本文主要探讨一种多通道双频新体制高频地波雷达接收机硬件平台的设计研制,该雷达接收机可同时实现基于多普勒谱分多址(Doppler Division Multiple Access,DDMA)的线性调频波(Linear Frequency Modulate,LFM)和线性调频中断连续波(Frequency Modulated Continuous Interrupted Wave,FMICW)两种波形体制信号的发射和多通道回波信号接收,既能实时探测远距离高速移动目标,又兼顾近距离低速目标探测和海洋状态监测。主要研究工作包含以下几个方面:(1)确定系统波形设计和回波解调方案。DDMA-LFM波形用来实现远距离处高速移动目标的实时探测,对应回波信号解调方案为基于匹配滤波的脉冲压缩法;DDMA-FMICW波形用来探测近距离处低速目标,对应回波信号解调方案为去斜率法。并根据雷达系统探测指标分别确定两种波形体制的主要波形参数。(2)基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)完成两种波形体制的信号合成模块以及回波信号解调模块。按照系统回波解调设计方案,对于DDMA-FMICW回波信号,采用正交混频以及数字下变频以得到目标距离信息;而对于DDMA-LFM回波信号,需要通过正交混频、数字下变频以及匹配滤波来得到回波距离信息。其中综合考虑资源、性能以及实现难易度等,对数字下变频模块和匹配滤波模块方案的设计与实现作详细介绍。(3)模拟实际回波,将加入固定延时后的两种体制数字发射信号直接输入到回波信号解调模块以实现FPGA内部闭环Modelsim功能仿真,从而验证FPGA内各模块硬件设计方案的可行性。在此基础上完成板级闭环仿真,测量并评估发射信号质量,接收机模拟前端性能。测试结果表明,该雷达接收机可以实现8通道双体制回波信号的解调,并得到其中的目标距离信息,进一步验证了系统设计方案的正确性。
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