机场天气雷达双通道数字中频处理系统的实现

机场天气雷达要求能够从复杂的天气环境中识别不同的天气状况以保障航空飞行安全,其接收机大动态以及抗噪性能设计对雷达至关重要。在分析模数转换器（ADC）对雷达中频接收机动态范围制约的基础上,根据中频带通采样和数字下变频的原理,实现了基于现场可编程门阵列的双通道ADC采样数字中频处理系统,并给出了系统的设计原理、方法以及测试结果。通过对双通道ADC采样的数字中频处理系统的实现,能够很好地提高天气雷达接收机的动态范围,并应用于机场多普勒天气雷达数字中频接收机。     

一种新型无人机高分SAR 信号非均匀混合采样技术

无人机高分辨合成孔径雷达(SAR)系统具有较大的信号频率带宽,根据奈奎斯特采样定律,雷达接收机需要超高速采样的ADC芯片。由于超高速采样率的ADC芯片的采样量化位数较低、功耗较高、成本昂贵,直接采用超高速采样ADC芯片对无人机高分辨率SAR回波信号进行采样接收不是最优方法。文中提出一种新型的非均匀混合采样技术用于对无人机高分辨率SAR回波信号进行采样接收,通过优化无人机SAR系统的信号收发时序,利用325 Msps采样率的ADC芯片即可对频率带宽为2 GHz的雷达回波信号进行采样接收,保证雷达回波的相位扰动与旁瓣电平满足应用需求。仿真实验表明:2 GHz带宽的Ku-SAR系统的回波信号能被采样率为325 Msps的ADC芯片完好采样接收,成像分辨率优于0. 2 m,旁瓣电平控制在-13 dB以下。     

基于FPGA多通道多带宽多速率DDC设计

数字阵列雷达的核心内容之一是单元级回波信号中频或射频数字化后,在数字域进行幅/相加权实现接收数字波束形成,并具有灵活的波束调度和更好的抗有源干扰的性能,基于多通道数字化接收机的数字阵列模块是数字阵列雷达的关键模块。论述了数字阵列模块内部基于FPGA的多通道、多带宽、多速率数字下变频设计,包括方案设计、仿真设计和工程化设计,同时给出了设计结果,该设计方法可应用于多通道数字化接收机设计。     

一种超宽带等效采样接收机的设计与实现

脉冲超宽带雷达回波信号由于带宽大而难以直接采样,通常采用等效时间采样方法来进行模数转换。传统的等效采样接收机大都是基于改变ADC采样时钟的时延来实现等效采样,采样时钟对触发信号会产生亚稳态时序,不可避免地会出现数据误对齐,必须添加辅助的在线或离线校正设计。针对这一问题,设计了一种基于FPGA内置延迟线的超宽带等效采样接收机,FPGA产生延时可调的发射触发信号去控制波形产生系统,基于高速采样保持器和ADC完成回波接收,实现了超宽带射频信号的等效采样,而无数据误对齐问题。接收机的等效采样速率为12.8GS/s,-3dB采样带宽为6.4GHz,满足脉冲超宽带雷达的应用需求。     

基于射频采样宽带数字阵列雷达波束形成

宽带数字波束形成技术是宽带数字阵列雷达系统的核心关键技术。然而目前的宽带数字波束形成方法大都存在计算量大、针对特定信号、工程实现复杂等缺点。结合宽带数字阵列雷达的特点与当前先进数字信号处理器件的特性,研究了一种基于射频直接采样的宽带数字波束形成方法。该方法具有计算量小、适用性好、具有较高工程可实现性等特点。计算仿真结果验证了该方法的有效性,并分析了信号带宽、ADC采样速率、采样率带宽比等参数对该方法性能的影响。     

基于时间交替采样技术的高速高精度ADC系统

介绍了一种基于时间交替采样结构的高速ADC系统,整个系统采用全数字方式实现时间交替采样技术,结构灵活多变。使用2片ADC芯片及外围电路、FPGA作为逻辑控制和数据接收缓存,来搭建时间交替ADC系统的硬件电路。其最高采样率可达400MSPS,采样精度为12位。通过分析时间交替ADC系统的原理及其通道误差特性,利用Matlab软件分析通道失配误差来源,对采集到的数据进行误差估计和校正     

米波段数字接收机的设计

介绍了一种米波段直接射频采样数字接收机，并通过一个数字接收机的实例说明它的具体设计和实现方式。采用高速ADC、数字下变频DDC和DDS技术构建了以下数字接收系统。文中介绍数字化雷达接收机灵敏度及增益的计算方法。     

基于拼接采样技术的宽带数字接收机

宽带数字接收机是当前的一个研究热点。介绍一个基于拼接采样技术的双通道宽带数字接收机设计及实现,描述了接收机的硬件架构、固件设计要点、拼接采样误差校正方法和指标测试结果。接收机采用商用货架器件和标准的FPGA夹层卡架构,结合拼接采样和宽带数字下变频技术进行设计,具有接收瞬时信号带宽大,预处理运算能力强,数据传输带宽大、硬件兼容性及扩展性好等特点,能广泛应用于宽带通信、雷达及电子战系统中。     

宽带分数抽取数字下变频设计

在雷达宽带接收系统中,数字中频接收采样率的选择要受限于射频系统的整体设计架构,信号处理系统需要的基带信号数据率可能无法通过对采样信号进行整数抽取获得。针对宽带系统采样率高、数字下变频采用并行多相滤波算法结构、基带信号由多个并行支路组成的特点,以及FPGA处理速率的限制,宽带信号分数抽取运算通常只能采用并行多相方式实现。在宽带数字下变频并行多路基带信号的基础上,通过并行多相内插滤波和并行多相抽取滤波算法,不需要提高FPGA的处理时钟,实现对大带宽信号的分数抽取运算。     

多通道一体化数字收发电路设计

一体化数字收发电路是数字阵列雷达的关键部件之一,本文讨论了一种一体化数字收发电路的设计方法,以高性能FPGA为核心,结合多通道ADC和多通道DDS,在一块电路板上集成了16个独立的数字接收机和数字波形产生器。电路可实现大带宽、多载波信号接收和多调制形式波形产生功能,同时采用光纤数据传输技术实现了数字回波信号和波形控制参数的实时传输。     

A Novel Receiver Architecture for DBF Antenna Array

The developments of the high speed analog to digital converters （ADC） and advanced digital signal processors （DSP） make the smart antenna with digital beamforming （DBF） a reality. In conventional M-elements array antenna system, each element has its own receiving channel and ADCs. In this paper, a novel smart antenna receiver with digital beamforming is proposed. The essential idea is to realize the digital beamforming receiver based on bandpass sampling of multiple distinct intermediate frequency （IF） signals. The proposed system reduces receiver hardware from M IF channels and 2M ADCs to one IF channel and one ADC using a heterodyne radio frequency （RF） circuitry and a multiple bandpass sampling digital receiver. In this scheme, the sampling rate of the ADC is much higher than the summation of the M times of the signal bandwidth. The local oscillator produces different local frequency for each RF channel The receiver architecture is presented in detail, and the simulation of bandpass sampling of multiple signals and digital down conversion to baseband is given. The principle analysis and simulation results indicate the effectiveness of the new proposed receiver.     

基于微波光电技术的未来数字阵列构想

大型数字阵列雷达的天线系统由辐射单元和成千上万个数字收发组件（DTR）组成,极其庞大与复杂,雷达的工程化和安全性是系统的难点问题,微波光子学将对未来大型数字阵列雷达产生重大影响,基于微波光电实现阵列信号远程收发与传输技术,对未来大型数字阵列雷达提出一种构想,使雷达天线系统由辐射单元和模拟光电收发模块（OTR）组成,天线系统实现轻质、低成本、远程安装,有效改善大型数字阵列雷达的架设灵活性和使用安全性,同时光电数字阵列模块（ODAM）设计空间将更加宽容,有利于雷达综合性能的提升。     

全空域相控阵测控系统波束形成分析

全空域相控阵测控系统作为下一代地基航天测控系统发展趋势,其系统架构和波束形成等关键技术值得深入研究。介绍了全空域相控阵测控系统实现方案,分析比较了3种备选波束形成方法。在此基础上,对共形球面阵波束形成技术进行了分析与仿真,仿真结果验证了系统波束形成设计思路。     

米波稀布阵雷达自适应旁瓣对消性能分析

详述了米波稀布阵雷达自适应旁瓣对消工作原理,米波稀布阵综合脉冲孔径雷达(SIAR)是一种新型米波分布阵体制雷达,采用稀布阵列天线,通过各个阵元全向发射正交编码频率信号以使各向同性照射,在接收端通过DBF和发射脉冲综合形成接收和发射波束。采用最小均方准则(LMS)对米波稀布阵雷达的抗干扰性能作了仿真,根据试验实测数据进行分析,取得了良好的干扰抑制效果,并分析比较了点频单个干扰源和多个干扰源对消处理效果,具有较强的工程实用价值。     

数字阵列合成孔径雷达

回顾了数字波束形成（DBF）技术与合成孔径雷达（SAR）逐步结合的技术发展进程,讨论了DBF技术在SAR系统的典型应用模式、性能改善和功能提升,分析了DBF SAR系统构成及工程实现的主要技术问题,并提出了相应的解决方案。     

基于软件无线电的导航信号直接带通采样方案研究

航电系统中,软件无线电被认为是实现射频综合的最佳途径。研究了导航信号的射频直接采样方法,对双频段的直接带通采样进行了分析,给出了双频段有效采样频率的计算方法。针对我国北斗卫星1．2GHz和1．5GHz2个频点附近的导航信号,按照文中给出的直接带通采样频率的计算方法确定了有效的采样频率,并进行了相应的Matlab仿真实验...     

DAM中多通道数字收发的设计与实现

论述了多通道数字收发电路的设计方法与实现方案.详细介绍了以大容量FPGA为核心,基于高速DDS的多通道中频波形产生与基于多相滤波的多通道中频数字接收的工作原理.可实现最高采样频率为250 MS/s的八通道全数字同步接收,最高采样频率500 MS/s的八通道全数字波形同步产生,以及数据率为2.5 Gbit/s的高速数据实时传输.给出了数字接收与数字发射的测试结果,满足系统指标要求,电路实现简单、使用灵活,在数字阵列雷达中具有很好的通用性.     

凝视数字多波束合成孔径雷达原理

针对传统合成孔径雷达在实现高分辨大测绘带(简称高分宽幅)成像中存在的问题,文中将数字波束形成技术和合成孔径雷达结合,提出凝视数字多波束合成孔径雷达的概念。首先,将成像区域在距离和方位向分割为多个子区域进行独立成像,避免传统合成孔径雷达在高分宽幅成像领域的设计限制;然后,利用数字波束形成技术对天线阵面所有接收单元进行数字加权,在方位向和俯仰向形成多个高增益的接收窄波束,并控制接收波束实现对每个子区域的凝视观测,延长合成孔径的长度,提高成像分辨率。仿真表明,凝视数字多波束合成孔径雷达可以有效突破传统合成孔径雷达系统设计上的瓶颈,实现高分宽幅成像。     

数字锁相环在位同步中的应用与实现

给出了一种适用于数字接收机的位同步数字锁相环算法.首先分析了数字锁相环的各个组成部分,详细推导了数字锁相环路中环路滤波器参数、鉴相增益等各个参数的计算公式;然后利用 Matlab分别仿真了环路对输入信号相位和频率阶跃的响应,对仿真结果进行了分析.仿真结果表明,采用数字锁相环的位同步电路对输入信号的相位和频率阶跃具有较好的跟踪性能.最后说明了在环路设计中应该注意的几个问题.     

基于多相滤波的ILS信号的数字正交变换技术

为了尽可能多地用软件来实现仪表着陆系统（ILS）接收机的信号处理,需要对导航信号进行数字化,而基于多相滤波的数字正交变换无需正交本振,结构上也更适用于实时处理系统。介绍了ILS的工作原理及信号体制,研究了基于多相滤波的ILS信号的数字正交变换技术,通过MATLAB仿真验证了设计的可行性。