【正文】 。雷達發(fā)射通道數(shù)字上變頻方案具體如圖41所示。第四章 硬件電路設(shè)計本章闡明了整個硬件電路的設(shè)計過程：首先對整個數(shù)字上變頻硬件系統(tǒng)進行總體規(guī)劃，確定每一模塊的基本功能；再根據(jù)第三章設(shè)計的雷達參數(shù)，選擇合適的芯片；隨后重點說明了每個模塊的具體實現(xiàn)；最后針對本方案數(shù)?；旌想娐返奶攸c，指出了電路印制板設(shè)計的注意事項。 雷達基本參數(shù)設(shè)計設(shè)計要求：l 雷達發(fā)射采用FMICW體制；l 中頻信號：；l 距離分辨率：；基于前面關(guān)于FMICW的分析，根據(jù)發(fā)射通道數(shù)字上變頻總體規(guī)劃[2,3]，可得：掃頻帶寬：；取雷達工作頻率，在深水條件和飽和海態(tài)下， Bragg散射頻率為： 為了不產(chǎn)生多普勒頻譜混迭,根據(jù)采樣定理，采樣頻率需滿足：則采樣周期。 圖36 接收機輸出信號的頻譜分布在接收機輸出中，除包含的基帶信號外，還包含位于壓低波脈沖重復(fù)頻率及其諧波……兩邊的頻譜分布。若以主瓣歸一化，則旁瓣的幅度近似有關(guān)系，其中第一旁瓣電平最大可達，約為主瓣的21%（），如圖35所示。當(dāng)兩個目標(biāo)相當(dāng)接近，甚至落到同一距離元上時，需要采用超分辨等方法來區(qū)分兩個目標(biāo)；l 目標(biāo)在速度維峰值處比較尖銳，這是由于預(yù)設(shè)為勻速運動，若存在加速度，尖峰處會相應(yīng)的展寬。為了便于顯示，在圖32所示的回波信號處加入高斯噪聲，調(diào)整信噪比為，并在A/D轉(zhuǎn)換后做了抽取處理。 FMICW信號波形FMICW工作波形如圖31所示。因此，雷達波形參數(shù)在很大程度上決定了雷達檢測目標(biāo)的能力。由于兩個正交本振序列的形成和相乘都是數(shù)字運算的結(jié)果，其正交性可完全得到保證。167。其Z變換形式為： . (210)式中。167。以抽取為基礎(chǔ)的數(shù)字下變頻可以降低數(shù)字信號的速率和輸出載頻，由于基帶信號是低頻窄帶的，只要選擇合適的抽取因子，是完全可以保證將信號準確恢復(fù)出來。抽取后序列的頻譜不是以為周期，疊加的結(jié)果卻是以為周期的，這是由序列傅立葉變換的性質(zhì)決定的。所謂整數(shù)倍內(nèi)插是指在兩個連續(xù)原始抽樣點之間等距插入個零值，若設(shè)原始采樣序列為，則內(nèi)插后的序列 , (21)式中為內(nèi)插因子，對內(nèi)插后的信號進行離散傅立葉變換得到的頻譜為 . (22)圖22 給出了內(nèi)插前后信號的頻譜結(jié)構(gòu)，內(nèi)插后的信號頻譜是原始序列譜經(jīng)倍壓縮后得到的，其中圖22（b）為內(nèi)插后未濾波的頻譜圖，這時中不僅含有的基頻分量（圖中陰影部分所示），還含有頻率大于的高頻成分（的高頻鏡像）。167。但這兩種方法都是在模擬域進行變頻，過多模擬器件的使用使得輸出端的諧波、噪聲及寄生頻率等難以抑制，同時不利于整個雷達系統(tǒng)的集成、修改與更新。針對脈沖壓縮體制的雷達：調(diào)頻連續(xù)中斷波（FMICW）進行了性能分析，重點闡述了其工作流程和測速、測距原理并進行matlab仿真。 本文各章內(nèi)容安排本文設(shè)計的基于DSP的數(shù)字上變頻方案是軟件無線電雷達通用平臺的一部分，由于目前DSP器件規(guī)模和速度的限制，利用DSP芯片對中頻信號直接進行數(shù)字上變頻還比較困難，因此采用了DSP芯片和正交數(shù)字上變頻器進行兩次上變頻完成。DSP產(chǎn)生的兩路正交、同相數(shù)據(jù)通過DUC處理得到所需載頻的模擬信號；而采樣數(shù)據(jù)通過DDC處理后形成正交、同相兩路輸出，兩個通路上所用的處理單元相同，保證了兩路輸出在幅度和相位上具有較好一致性。目前采用的辦法是用DUC，DDC或FPGA等專用芯片先完成數(shù)據(jù)處理的部分功能，再用DSP處理剩余的工作。l 高速數(shù)字信號處理技術(shù)DSP芯片是軟件無線電的靈魂和核心所在，軟件無線電的靈活性、開放性、兼容性等特點主要通過DSP芯片為中心的通用硬件平臺及DSP軟件來實現(xiàn)。發(fā)射信號的產(chǎn)生過程是：先由DSP產(chǎn)生兩個正交的基帶，經(jīng)軟件調(diào)制后送入數(shù)字上變頻器（DUC）中進行內(nèi)插處理、正交數(shù)字混頻，以提高輸出信號的數(shù)據(jù)率，輸出的數(shù)據(jù)送入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC），由DAC變成模擬中頻信號，然后經(jīng)過濾波和功率放大后進入混頻器混頻得到射頻信號，再經(jīng)過射頻端電路送到天線上發(fā)射出去。4. 系統(tǒng)監(jiān)控方便：由于軟件無線電至少在中頻以下進行數(shù)字化處理,通過軟件就可很方便地完成寬帶天線監(jiān)控、系統(tǒng)頻帶調(diào)整、信道監(jiān)測與自適應(yīng)選擇、信號波形在線編程、調(diào)制解調(diào)方式控制及信源編碼與加密處理。 軟件無線電概述眾所周知，由于無線通信設(shè)備簡單、便于攜帶、易于操作、架設(shè)方便等特點，在現(xiàn)代通信中的起著舉足輕重的作用，廣泛的應(yīng)用也使得無線通信系統(tǒng)的種類越來越多，越來越復(fù)雜。設(shè)計雷達系統(tǒng)的傳統(tǒng)方法是根據(jù)探測目標(biāo)的性質(zhì)，采用基于硬件、面向用途的設(shè)計方法，設(shè)計出的雷達系統(tǒng)往往功能比較單一、靈活性差，無法適應(yīng)在不同的環(huán)境下對不同屬性的目標(biāo)進行智能化跟蹤探測的需要，若探測任務(wù)變更，原有的設(shè)備就可能無法勝任，需要更換整套設(shè)備。海上的任何活動，無論是海洋開發(fā)與研究，還是海洋環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)報和保衛(wèi)領(lǐng)海主權(quán)，都依賴于對風(fēng)、浪、流、潮等海洋環(huán)境要素基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、變化規(guī)律的掌握和預(yù)測預(yù)報。 雷達基本參數(shù)設(shè)計 25第四章 硬件電路設(shè)計 27167。 高頻地波雷達 1167。數(shù)字信號處理技術(shù)和數(shù)字上/下變頻技術(shù)是構(gòu)建高頻雷達通用硬件平臺的關(guān)鍵技術(shù)。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。分類號 密 級 U D C 編 號 1 0 4 8 6武 漢 大 學(xué)碩 士 學(xué) 位 論 文基于DSP和AD9857的數(shù)字上變頻設(shè)計 IThe Design of Digital Frequency Upconvert based Digital Signal Processor BYZhang Ying鄭 重 聲 明本人的學(xué)位論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立撰寫并完成的，學(xué)位論文沒有剽竊、抄襲、造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和侵權(quán)行為，本人愿意承擔(dān)由此而產(chǎn)生的法律責(zé)任和法律后果，特此鄭重聲明。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。基于軟件無線電思想的高頻雷達通用硬件平臺，其開放性、數(shù)字化、標(biāo)準化和可編程的特性，為未來高頻地波雷達的發(fā)展提供了可能。關(guān)鍵詞：數(shù)字上變頻，DSP， AD9857，高頻地波雷達ABSTRACTThe High Frequency Surface Wave Radar (HFSWR) is a new tool developed within the past three decades in the field of remote sensing of ocean surface dynamics parameter，such as currents, wind and wave etc. It also can be used to detect the “hard targets”, such as slowly moving vessels, low flying aircrafts. Compared with other detecting methods, It providers broad detection coverage, realtime result output, the high detecting precision, and the cheap operating costs but not subjects to bad weather or sea state. As a result, it promises a bright future in exploring and developing the ocean.As we know, most HFSWR systems, which are dedicated to given detection range, or specific resolution are lack of flexibility and cannot satisfy the actual usage. Considering detecting both the ocean surface states parameters and low speed moving targets in different range of the ocean areas, it is urgent for us to build a kind of HFSWR which functions can be reconfigured neatly, without changing its hardware system. A hardwareplatform on the frame of Software Defined Radio (SDR), with its open, digital, standardized and programmable features, makes it possible for the next generation HFSWR.The DSP, Digital Up Converter (DUC) and Digital Down Converter (DDC) are key technology of the hardwareplatform. It produces flexible base band signal which can provide different diction range and resolution. In this paper, a method is designed based on the programmable digital up converter AD9857 under the mand of DSP. Because of scale and speed restrictions of current DSP devices, it is difficult to directly conduct up frequency conversion at the intermediate frequency (IF) by DSP devices. Here, we adopt a way of digital up frequency conversion twice with DSP and orthogonal DUC AD9857. The DSP produces base band signal at relative low frequency, and make interpolation to improve data rate. After that, the data flows to AD9857, and AD9857 implements secondary interpolation, quadrature modulation, D/A transformation controlled by DSP. Finally the DUC system outputs analog IF signal. The scheme has simple structure with flexible control and can well satisfy the requirement of SDR.The paper also makes an investigation about FMICW on its parameter design and performance, and lays out the whole process and result.Key words: DUC，DSP，AD9857, HFSWR目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒論 1167。 調(diào)頻中斷連續(xù)波體制性能分析 22167。 軟件設(shè)計與仿真 45 系統(tǒng)軟件設(shè)計 45 算法有效性驗證 47第六章 總結(jié)與展望 51參考文獻 52致 謝 55第一章 緒論海洋是人類賴以生存和發(fā)展的重要環(huán)境，是地球表面尚未得到充分利用的巨大資源寶庫，尤其是在人類社會面臨人口膨脹、資源匱乏、環(huán)境污染等一系列重大難題的今天，海洋的充分開發(fā)利用是人類社會面臨的重大任務(wù)和研究課題。2001～2003年，結(jié)合當(dāng)前最新集成電路技術(shù)和新興的軟件無線電技術(shù)，對OSMAR2000的接收系統(tǒng)進行了升級，取名OSMAR2003，新的雷達系統(tǒng)集成度更高，靈活性更強，可操作性更好。在無須更換硬件設(shè)備的情況下就可以探測不同的海域，或執(zhí)行同一海域的不同探測任務(wù)。3. 利于互換：不同的通信系統(tǒng)都基于相同標(biāo)準的硬件平臺,只要加載相應(yīng)的軟件就可完成不同的電臺與不同系統(tǒng)之間的互聯(lián)。混頻器的本振頻率為，射頻信號頻率為。高頻地波海洋監(jiān)測雷達的系統(tǒng)總線的選擇從VME到VXI再到如今的LXI，總線性能不斷優(yōu)化，可靠性和數(shù)據(jù)傳輸率也不斷提高。由于實際通信往往是窄帶的，其信號帶寬為幾十或幾百，可以用多速率信號處理技術(shù)對信號預(yù)處理，再由DSP完成各種功能。目前單片的DUC和DDC集成了頻率變換、數(shù)據(jù)率變換、數(shù)字濾波、增益控制、重采樣、數(shù)模轉(zhuǎn)換等一系列功能。167。第三章 線性調(diào)頻中斷連續(xù)波體制分析。