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基于DDS的周界探测系统信号源设计与实现

黄融  
【摘要】:各种恐怖活动层出不穷,边防安防形势日益严峻;同时人民安全感的需求也随着科学技术和社会发展日益增加。因此,迫切需要具有探测、报警功能的环境适应性安防系统,提供安防保障。基于漏泄同轴电缆的周界入侵探测系统是一种将探测传感器埋于地底形成电磁探测区域的新型安防设备,该系统探测区域的电磁场域具有不可见、难以规避的特点,因此极大地增加了入侵者绕开安防设备的难度。周界入侵探测系统凭借无盲区、隐匿性高、全天候工作、环境适应性强等诸多优点,在军用安防和民用安防等领域的应用前景广阔。本文所设计和实现的信号源是周界入侵探测系统的重要组成部分,其发射信号质量是影响系统灵敏度及误报率的关键因素。信号源的功能是产生系统测试和应用过程中所需的多种信号,具有高分辨率、高精确度、高捷变速度、信号相位连续和多种调制方式(如线性调频和相位编码)等优势。论文首先研究了基于漏缆的周界探测系统工作原理,分析了系统探测信号的特点;其次,研究了直接数字频率合成技术的理论基础及其频谱混叠现象,并重点介绍了DDS芯片AD9910的特性和控制方法,分析了利用FPGA+AD9910方案进行信号源设计的可行性,并提出了信号源设计方案;最后,进行了信号源的硬件电路设计和FPGA程序设计。硬件电路包括参考时钟、电源电路、AD9910控制电路和低通滤波器;FPGA程序采用自顶而下的模块化设计方法,结构层次清晰,易于调试和修改,其中最重要的模块是信号编码模块,该模块的主要功能是配置AD9910各个寄存器与控制发射信号形式、脉宽和PRI等数值。信号源的实测结果表明,本文所设计和实现的信号源其输出频率范围能达到400MHz,频率分辨率是0.24Hz,频率精确度±0.05%。发射信号波形良好,波形有正弦波、线性调频连续波、线性调频脉冲和相位编码脉冲。该信号源性能指标满足系统的设计要求,具有电路简洁可靠,易于复用扩展、高性价比等优点。


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