相位编码信号脉压技术的研究与实现

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脉冲压缩技术广泛应用于现代雷达当中,在保证雷达足够作用距离的同时它还可以通过相应的脉冲压缩方法获得窄脉冲,提高距离分辨力。脉冲压缩技术更适用于大时宽带宽积(TB)的雷达信号,常用的有线性调频信号、非线性调频信号、频率编码信号与相位编码信号。相位编码中的二相编码信号具有近似于图钉状的模糊图,而多相编码信号则具有较强的多普勒容忍性,随着数字信号处理技术的发展,相位编码信号越来越多地应用到脉冲压缩技术当中。但自相关处理产生的距离旁瓣会造成漏警、虚警等问题。所以,为了将相位编码信号更好地应用到脉冲压缩系统当中就必须进行旁瓣抑制。本文主要研究了相位编码信号的一些固有特性,仿真分析了脉冲压缩及旁瓣抑制技术,并结合工程应用,给出了脉冲压缩系统的硬件实现。首先从“点目标”回波模型与模糊函数理论出发,分析了相位编码信号的特点;并分别研究了Barker码、m序列、MAC序列等二相编码与Frank、P1、P3、P4等典型多相编码。接着根据二相编码信号与多相编码信号的不同应用场合,深入研究了针对二相编码与多相编码的旁瓣抑制方法,并对各种旁瓣抑制方法的性能进行了全面地分析与比较;针对超大TB值的相位编码信号,提出了一种基于变步长LMS自适应准则的旁瓣抑制方法,通过仿真分析,验证了该方法在获得良好旁瓣抑制性能的同时还具有较小的计算量、稳定的收敛性与较快的收敛速度。最后,根据实际的应用需求,在FPGA硬件平台上采用频域实现方式完成了数字频域脉冲压缩系统的设计与实现,并通过Modelsim仿真与FPGA硬件平台的测试验证了系统的正确性。
摘要第3-4页
Abstract第4页
1 绪论第7-11页
    1.1 研究背景第7-8页
    1.2 国内外研究动态第8-10页
    1.3 论文主要工作及内容安排第10-11页
2 相位编码信号特性研究第11-29页
    2.1 "点目标"回波数学模型第11-12页
    2.2 模糊函数及模糊图第12-14页
        2.2.1 模糊函数的定义第12-14页
        2.2.2 模糊图及模糊函数等高图第14页
    2.3 相位编码信号概述第14-16页
    2.4 相位编码信号的模糊函数第16-17页
    2.5 二相编码信号分析第17-22页
        2.5.1 巴克码第17-18页
        2.5.2 m序列第18-19页
        2.5.3 MAC序列第19-22页
    2.6 多相编码信号分析第22-28页
        2.6.1 基于步进制线性调频信号产生的多相码第22-24页
        2.6.2 基于线性调频信号产生的多相码第24-28页
    2.7 本章小结第28-29页
3 相位编码信号的旁瓣抑制方法第29-47页
    3.1 旁瓣抑制方法性能指标第29页
    3.2 二相编码的旁瓣抑制方法第29-38页
        3.2.1 二相编码信号的失配滤波第30-31页
        3.2.2 基于凸优化的旁瓣抑制方法第31-33页
        3.2.3 基于LMS的失配滤波器改进设计第33-38页
    3.3 多相编码的旁瓣抑制方法第38-46页
        3.3.1 经典窗函数加权方法第39-42页
        3.3.2 匹配脉压后滑窗处理第42-44页
        3.3.3 编码信号与滤波器的联合优化设计第44-46页
    3.4 本章小结第46-47页
4 脉冲压缩系统的设计与仿真第47-59页
    4.1 脉冲压缩系统的实现方式简介第47-49页
        4.1.1 时域卷积法第47-48页
        4.1.2 频域快速卷积法第48页
        4.1.3 时域卷积法与频域快速卷积法的比较第48-49页
    4.2 频域脉压特殊旁瓣的产生及解决方法第49-51页
        4.2.1 频域快速卷积法特殊旁瓣的产生第49-50页
        4.2.2 特殊旁瓣的抑制方法第50-51页
    4.3 频域脉冲压缩系统的设计第51-55页
        4.3.1 总体实现框图第51页
        4.3.2 子模块的设计第51-55页
    4.4 频域脉冲压缩系统的仿真第55-58页
        4.4.1 基带回波信号模拟第55-57页
        4.4.2 频域脉冲压缩系统的仿真与分析第57-58页
    4.5 本章小结第58-59页
5 频域脉冲压缩系统的硬件实现第59-67页
    5.1 实现平台的选择第59页
    5.2 子模块的硬件实现及性能验证第59-64页
        5.2.1 中频信号产生模块的FPGA实现第59-61页
        5.2.2 解调模块的FPGA实现第61-62页
        5.2.3 脉压模块的FPGA实现及其性能验证第62-64页
    5.3 脉冲压缩系统的硬件实现及性能验证第64-66页
    5.4 系统性能分析第66页
    5.5 本章小结第66-67页
结论第67-68页
致谢第68-69页
参考文献第69-73页
攻读硕士学位期间发表的论文与参与的项目第73页
论文购买
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