冲激脉冲雷达时域接收机设计与实现

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超宽带雷达技术在各个领域拥有巨大的潜在应用价值,已成为时下研究的热点。超宽带雷达发射信号一般为占空比极小的纳秒量级的窄脉冲,具有高达吉赫兹的宽带特性。接收机作为系统的主要组成部分,其能否对回波信号有效采样接收,直接影响着系统的性能。本文针对超宽带雷达回波信号采样接收问题展开研究,采用等效采样方法设计实现了一种新型的、高效的冲激脉冲雷达时域接收机。该接收机等效采样率为10GSPS,模数转换量化精度为16位,具有较高动态范围,主要内容概括如下:  1、针对冲激脉冲雷达对静止或低速运动目标探测时,回波信号在一定脉冲发射重复周期内波形几乎一致,提出利用等效采样方法进行数据采集。通过设计精密时钟电路产生100MHz采样时钟和10MHz同步时钟,然后利用延时电路对采样时钟周期步进延时100ps,实现等效时间采样。等效采样率为10 GSPS,等效采样周期为10 us,实际测试表明该接收机可很好的恢复脉冲回波信号波形。该设计既可大大降低超宽带采样对ADC的要求,实现较高的等效采样率,又简化了数据处理和传输电路设计,降低系统功耗和成本。  2、设计并实现了基于FPGA的数据接收、处理及系统控制平台,主要包括系统配置和主控模块、等效采样模块、及数据缓存和传输控制模块等。采用自顶向下思想对FPGA逻辑电路进行模块划分,设计模块之间的接口,并对各模块进行结构与时序设计,基于Ver ilo g语言完成各模块编码与仿真。采样数据最后通过 US B2.0接口发送到上位机,提高了接收机数据采集与传输实时性。  3、基于MFC对话框和多线程技术,设计并实现了运行于上位机的GUI应用程序,完成上位机与接收机之间通讯及数据存储与处理。应用程序调用CYAPI控制函数类来实现与接收机USB通讯,然后调用信号处理COM(Component Object Model)组件进行数据处理,这种模块化设计思想便于软件升级,具有较好的通用性和较高的效率。
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