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水下弹载仿蝙蝠探测器CF/FM发射信号控制方法及实现

成冬冬  
【摘要】:水下弹载(on-board)超声目标探测器是为配用于浅海近距反潜作战武器中机载航弹和舰载火箭弹现代引信而设计的,它模仿蝙蝠发声与听觉功能,实现对目标的定向捕获、跟踪和定位。发射信号的发生控制决定着目标探测器的工作模式,是信号处理中枢系统的核心之一。本论文为信号处理中枢系统的信号发生器专门设计一种自动控制器,解决发射信号的自动切换问题。 在分析蝙蝠探测目标机理的基础上,确定发射信号控制器采用CW、FM两种信号。提出了仿蝙蝠超声探测器的发射信号控制方案,设计on-board电源输出电压、回波信号为两个控制信号,执行逻辑顺序控制。由on-board电源电压信号控制发射信号发生器启动并发射CW信号,系统处于目标搜索阶段;若在一个探测周期内确认有目标回波信号,立即自动切换发射LFM信号,系统进入目标跟踪和攻击阶段,否则继续发射CW信号搜索目标。回波信号的确认分为两个阶段:第一阶段为“初判”,检查回波中是否存在多普勒频偏信号,若有表明探测方向存在物体,起“发现”物体作用;第二阶段为“精判”,如果初判表明有频偏信号,则由双门控制信号确认是否为来自被探测目标的频偏信号,起“识别”目标作用。 为了验证信号控制方案的可行性和有效性,使用DDWS方法,在FPGA器件上编程产生CW和LFM两种信号,并且设计双门控制信号“精判”多普勒频偏信号。为了便于器件实现和集成化设计,在QuartusⅡ系统中进行仿真分析。 设计回波信号处理电路,包括阻抗匹配和前级放大、自动增益控制、混频和滤波电路,用来提取回波中的多普勒频偏信号,为发射信号控制电路提供模拟控制信号,实现“初判”。为了验证回波信号处理电路的主要功能,设计自动增益控制和滤波实验。实验结果表明,这两个主要模块工作正常,能正确完成设计功能,从而提取多普勒频偏信号。


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