基于FPGA内嵌DSP硬核的脉冲压缩设计与实现

在伪随机编码体制的超宽带雷达中,原始回波信号的实时脉冲压缩是信号处理的首要和关键步骤。由于超宽带雷达的采样率高、数据量大,而微处理器处理速度和DSP芯片运算能力有限,提出了一种基于 FPGA 内嵌DSP硬核的快速实时脉冲压缩方法。基于时间域的互相关算法,通过调用FPGA中的DSP硬核进行并行计算,并结合流水线模式,实现快速实时脉冲压缩。仿真与实验结果表明,本文的方法能很好地实现超宽带雷达原始回波信号的快速实时脉冲压缩。     

具有TVG功能的探地雷达接收机技术研究

介绍了带有时变增益控制功能的超宽带探地雷达接收机设计与研发技术。时变增益控制是雷达信号处理中增益控制的一种常用方式,适用于多种雷达系统。设计的时变增益控制电路是根据回波时间调整接收机灵敏度,增加了接收机的动态范围,并且抑制了接收机过饱和的产生,从而达到保护接收机的目的。时变增益控制电路是基于压控衰减器设计研发的,具有高灵敏度,大动态范围和高控制精度等优点,提高了探地雷达系统的性能。设计的接收机成功地应用在实际的探地雷达测试项目之中。     

高频石英晶体测试系统信号源设计

介绍了一种高频石英晶体测试系统中信号源的设计,整个设计以直接数字频率合成技术为核心,以高稳定度恒温晶振为时基,使用CPLD和ARM实现信号源的控制.该信号源具有四路输出、输出频率范围宽、频率转换速度快、频率分辨率高的优点,并且可以编程设定输出通道间的相位差,从信号源角度出发为高频条件下石英晶体参数测量提供了一种新的误差补偿方法,提高了石英晶体测量的精度.实验结果表明信号源输出频率精度高于±0.1ppm,采用该信号源的石英晶体测试系统串联谐振频率测试精度在1～200MHz频率范围内达到±2ppm.     

一种应用于脉冲探地雷达前端的探测子系统

高幅度窄脉冲时域脉冲信号源及超宽带低振铃时域脉冲天线是脉冲探地雷达（ground-penetrating radar,GPR）的关键部件。本文通过挖槽技术有效的减少了电磁辐射干扰,设计并研制了脉冲幅度为156.2V,脉冲宽度为1.6ns的MARX级联脉冲信号源。同时首次提出了半圆形天线臂电阻加载天线,相比于传统三角形天线臂电阻加载天线,0.5-7GHz带宽内驻波系数控制在3.5以内,天线时域脉冲的拖尾幅度由17.5%下降到8.3%,具有超宽带、低振铃的特点。最终开展了隐藏目标的探测实验,雷达探测结果成像清晰、浅层目标分辨率高,有力的验证了本文所研究的脉冲探地雷达前端探测子系统的优越性能及潜在的使用价值。     

等效取样方法在探地雷达中的应用研究

探地雷达回波信号具有频带宽、动态范围大的特点,如采用实时取样方法对其取样,则要求取样系统具有极高的采集速率和分辨率,目前在硬件实现上存在困难.考虑到探地雷达系统所固有的特点,本文提出采用等效取样方法实现雷达回波信号的取样,讨论了取样变换电路的选型和设计,实现了一个基于AD9500的实际电路.实验结果表明,该电路克服了速度方面的困难,实现了雷达回波信号的取样,提高了信噪比,增加了系统的带宽,满足了雷达系统的要求.     

双通道雷达数据采集系统的设计与实现

针对雷达信号处理领域需要将雷达回波模拟信号数字化的需求,本文采用A/D专用芯片并行采样、FIFO数据缓存和FPGA时序控制的方法,设计并实现了一种双通道雷达数据采集系统,采样频率为220 MHz.系统实现简单,工作稳定.对系统进行的性能测试表明,I、Q双通道采集到的信号相位一致性能较好,A/D有效位数为6位以上,满足实际应用的需要,适用于高速数字信号处理领域.     

基于AD9850高频信号源设计

文中主要论述AD9850工作原理及利用该芯片实现的高频信号源系统。为了得到更宽频率范围的频率输出，本系统采用了先进的DDS＋PLL技术。该高频信号源可实现FM调制方式，幅值和频率均可调，频率范围为10kHz-100MHz.     

一种超宽带相参雷达目标模拟器设计

在舰载、地基等高分辨率雷达的修理或研制过程中,需要对其进行测距、测速标校以检验该雷达系统性能指标。设计了一种超宽带相参雷达目标模拟器,在X波段上实现1.3GHz带宽,并以我国某海基超宽带、高分辨率雷达为适用对象,通过空馈方式接收海基雷达发射的调频步进频信号,对其进行相应的距离、速度、幅度调制后重构发射信号,再由天线辐射给海基雷达,从而模拟空中目标的各种运功状态,完成对高分辨率雷达参数校验及性能测试。     

基于AD9954的信号源设计与实现

采用基于DDS芯片AD9954的信号源设计方法,详细说明了信号源中椭圆函数低通滤波器的设计步骤,进行信号源硬件部分的调试完成了高性能正弦信号源的设计与实现.该信号源可以工作在单频和扫频两种输出模式,输出频率范围100 Hz～110 MHz,频率分辨率为0.1 Hz,频率转换间隔为1.5 ms.     

基于SHARC的雷达仿真信号源的设计与实现

ADSP21060是AD公司生产的一种高性能的32位浮点DSP芯片，在雷达模拟系统实时性要求高时，可基于ADSP21060来实现通用雷达仿真信号源。本文介绍了ADSP21060的性能及应用，给出了雷达仿真信号源系统实现的硬件框图及软件流程。该仿真信号源采用PC机加DSP组合的结构，用软硬件相结合的方法，ADSP21060完成实时运算，最终产生满足要求的视频信号。     

A circuit model of an ultra wideband impulse radar system for breath‐activity monitoring

The aim of this work is to present a circuit model to analyze and design ultra wideband (UWB) radars for the remote monitoring of breath activity. The model includes the impulse signal source, the transceiver antenna, the transmission medium, and the human thorax. First of all, the proposed model has been validated by comparing its responses with those achieved both numerically, with a commercial electromagnetic modeling software, and experimentally, by means of a setup based on an indirect time domain reflectometry system. Then, the model has been used for analyzing the feasibility of a UWB radar operating in the 3–6‐GHz range with an effective isotropic radiated power lower than − 41.3 dBm/MHz, i.e. within the limits issued by the United States Federal Communications Commission for unlicensed UWB imaging systems. The model outlined the possibility of the considered UWB radar of monitoring the breath activity of a subject up to distances of about 10 m in open air. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

超宽带生命探测雷达研制及应用

超宽带信号有着较强的穿透能力,可用于对障碍物后生命体的探测。介绍了一套单发单收冲激脉冲体制超宽带生命探测雷达的原理和具体实现方法。雷达收发机结构简单,极大地降低了系统功耗和成本。采用FPGA实现能重复配置的时序控制器,可方便对雷达发射和接收时序进行控制。采用Wi-Fi技术在一个PDA和雷达之间传送工作参数和采样数据,可降低操作人员对雷达数据的干扰,也可容易实现雷达组网。实验结果表明,超宽带信号可以有效地应用于生命探测雷达,单台雷达可以实现对障碍物后生命体检测,多台雷达组网可以实现对障碍物后生命体定位。     

超宽带频率非平稳信道硬件实时模拟研究

利用信道模拟器在实验室复现电波传播环境是超宽带通信设备测试的重要手段。 本文针对超宽带信道的频率非平稳 特性,提出了一种基于频域平稳区间叠加的超宽带信道模型,并据此设计了基于软件无线电平台的硬件实时模拟系统。 该系统 使用多路数据并行处理架构实现对高速率数据的实时处理,并引入迭代算法和时分复用结构,既保证信道衰落生成的实时性也 降低了硬件资源消耗。 实测结果表明,本文模拟器可支持模拟 600 MHz 的超宽带信道衰落,信道衰落谱型与理论仿真结果吻 合,并且输出的信道冲激响应与实测结果基本一致。 该系统可为超宽带通信系统的优化、验证和评估提供一种有效的手段。     

XLPE电缆绝缘接头局放在线检测方法探讨

用基于电磁耦合法的VHF宽频带钳型电流传感器配合基于阿基米德螺旋天线的UHF传感器的方法研究了在线检测带有交叉互联线的XLPE电缆绝缘接头局部放电。该法对电缆绝缘接头处VHF和UHF信号的时域和频域分析可有效地识别被测电缆绝缘接头部内、外部的局放信号。VHF和UHF检测技术相互配合联合降噪可有效抑制宽带脉冲干扰,实验室和现场试验证明该法效果较好。     

An introduction to UWB communication systems

Ultra-wideband (UWB) wireless communication is a revolutionary technology for transmitting large amounts of digital data over a wide frequency spectrum using short-pulse, lowpowered radio signals. UWB commonly refers to a signal or system that either has a large relative bandwidth (BW) that exceeds 20% or a large absolute bandwidth of more than 500 MHz. A 14 February 2002 Report and Order by the Federal Communications Commission (FCC) authorizes the unlicensed use of UWB in 3.1--10.6 GHz. This is intended to provide an efficient use of scarce radio bandwidth while enabling both high data rate personal area network (PAN) wireless connectivity and longer-range, low data rate applications as well as radar and imaging systems.     

基于AD603的时变增益放大器的实现

探地雷达回波信号具有动态范围大、频带宽等特点,如果不对回波信号进行处理直接进行A/D转换,则会出现动态范围不匹配的问题,严重影响雷达的探测深度和分辨率。为此,本文采用AD603设计了一时变增益放大器对回波信号进行处理,通过对不同时间的回波信号给以不同的增益来补偿A/D转换器的动态范围的不足,达到与回波信号动态范围相匹配的目的。本文给出了详细的设计思想和原理电路图,实测结果表明,文中所设计的时变增益放大器能满足雷达系统的需求,具有很强的实用价值。     

皮秒级可调脉宽脉冲码型生成电路设计

针对雷达、通信、电子计量与测试领域对高精度、低噪声、高分辨率、可编程脉冲信号的需求,设计了一种皮秒级可调脉宽脉冲码型生成电路,用于产生脉宽精密可控的多模式多功能系列化脉冲码型信号。该脉冲码型生成电路基于小数分频原理,改变小数分频比将小数杂散移至高频段并由环路低通滤波器滤除,达到降低脉冲信号噪声的目的,在此基础上通过并串转换芯片产生目标信号以及向FPGA提供时钟信号以弥补FPGA本身时钟频率低,精度差的缺点。测试结果表明,脉冲生成电路可产生脉冲频率范围为1mHz～400MHz、最小占空比步进为～的脉冲信号,脉冲信号生成电路输出信号码型可选择归零码、不归零码、归一码、伪随机码等脉冲码型格式的脉冲码型信号。     

ADF4351在机载导航设备通用模拟器中的应用

为解决机载导航设备模拟器数量繁多,不利于自动测试系统集成的问题,设计了一种通用化的信号模拟器,以ADF4351为核心构成本振信号源,实现了宽频带、频率可调的功能.首先,分析了ADF4351的基本原理和工作特性;然后,介绍了频率合成器的详细设计,通过USB外设控制器芯片CY7C68013A,上位机控制ADF4351产生特定频率的射频输出;最后,以高度表信号模拟器本振为例,用频谱仪测试了4.3 GHz射频输出下的相位噪声和杂散抑制.实验表明,设计的频率合成器可以实现35 MHz～4.4 GHz的低相噪、稳定频率输出.     

基于DDS的高精度多路信号发生系统研究

在信号发生器与需要规律信号控制的应用领域中,产生信号的方法通常有2种:一种采用D/A芯片直接输出;另一种采用DDS芯片进行信号输出。2种方式各有利弊,DDS对控制器要求较低,适合于简单或者时变性小的信号发生领域;而D/A芯片则对控制器要求较高,需要控制器一直输出信号,这样就需要一个功能强大的控制器。提出基于ADI公司的AD9850DDS芯片与AVR单片机的信号发生器。系统主要是用于多通道数字开关滤波器等规律信号的场合,因此采用了DDS芯片,同时由于数字开关滤波等应用领域需要多种频率的信号源,系统的最高输出频率125MHz,分辨率达到0.029 1Hz,目前采用DDS的产品中通常的输出频率为100MHz以下,且分辨率仅有1Hz左右,因此本系统性能大大优于同类产品。较使用D/A相比,需要多个高性能控制器,造成成本功耗上升。本系统采用的控制器为Atmel公司的AVR单片,型号为Atmega2560,单片机功耗低,采用单个控制器控制多个DDS的方案,使得系统更加简单,低功耗也更低。整个系统具有较好野外环境适应性以及多用途性,应用前景广泛。