宽带中频信号处理系统设计与实现

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电子对抗技术在现代信息战中的重要性日益增加,雷达信号的接收和处理是电子对抗技术的研究热点。随着雷达技术的不断发展,现代电磁环境日益复杂,面对信号密集、形势复杂、参数变化快的信号环境,要求电子战接收机具有频率覆盖范围广、灵敏度高、动态范围大、多信号并行处理且满足信号实时性的能力。针对被动雷达信号处理系统的设计,考虑到信道化结构设计和后端信号处理方面,提出了针对宽带中频信号的高精度、实时的信号处理系统设计方案。所设计的宽带中频信号处理系统主要应用在被动雷达系统中,以侦查主动雷达为目标,截获雷达信号后给出信号的相位、频率、信号类型等,并对信号进行测向来确定目标雷达的方位角和俯仰角。在方案设计中,数据采集和信号处理的因素制约着系统性能向更优的方向发展,随着信号带宽的增加,采样率过高不仅对ADC的采样速度和精度提出了更高要求,而且对后端信号处理以及系统设计造成了困难。为了解决上述问题,将传统的测频、测向技术与数字信号处理技术结合起来,采用高精度且采样速度快的ADC及高速FPGA使系统具有精度高、分辨力高、识别能力强等优点。宽带模拟信号首先经过模数转换,信道化过程对高速的数字信号进行降速处理,使得高速采样的宽带信号与FPGA信号处理速度匹配,根据信道化输出的信号IQ信息,得到信号的相位、幅度、频率等,进而进行宽带信号测向和脉内调制特征识别。论文研究的主要内容及创新点如下:首先,本文对宽带中频信号处理系统的关键技术进行研究,推导基于多相滤波的高效信道化结构,仿真验证了该结构的正确性,并且分析了常用的测频算法的测频性能。针对宽带信号的测向问题,本文提出了基于信道化的双频解模糊算法,将宽带信号测向问题与信道化方法进行结合,提高了宽带信号的测向精度。其次,雷达信号的类型识别是雷达信号处理的关键问题,分析了常见的雷达信号类型,针对调频信号和调相信号的脉内特征提出类型识别方法。并提出了V型调频信号和S型调频信号的识别方法,这也是本文的创新点。再次,采用了 ADC和FPGA构建了宽带中频信号处理系统的硬件设计,给出了FPGA的软件设计流程,实现了对宽带中频信号的实时处理,处理时间在10μs以内。最后,在宽带中频信号处理系统硬件测试平台上对其性能进行测试,给出测试结果。
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