星载毫米波雷达信号处理系统设计理论与实现

【摘要】：本文以星载毫米波雷达信号处理系统的研制为背景,深入研究了星载雷达信号处理系统设计与实现的若干理论和关键技术,主要包括中频正交采样、数字脉冲压缩、空间运动目标检测和信号处理系统研制等。 绪论部分首先阐明了本课题研究的背景和意义,概述了雷达数字信号处理系统的主要研究内容、关键技术及其发展趋势,然后介绍了星载雷达信号处理系统设计与实现要求,最后给出了本文的主要研究内容。 第二章首先概述了中频正交采样技术的特点及主要实现途径,根据滤波器设计性能为约束准则,推导出采样频率的选择范围和最优采样频率;然后提出了基于加权最小均方准则的中频滤波器设计新方法,该方法具有解析的数学表达式和设计性能好的优点;最后设计与实现了一个高性能的星载雷达中频正交采样系统。 第三章首先总结了数字脉冲压缩的实现途径;提出了基于自定制浮点数据格式和并行分时复用蝶形结构的数字脉压系统设计思想,对其关键技术进行了深入的研究;最后用两片FPGA设计并实现了一个高性能的星载雷达数字脉冲压缩系统。该系统具有动态范围大、处理精度高、处理能力强、体积小、功耗小、重量轻、实时性好的优点。 第四章针对空间目标高速运动带来的回波信号包络移位问题,提出了先对回波采样数据进行中值插值和移位处理来补偿回波信号的包络走动,然后进行相参积累的检测算法;针对相参积累检测算法计算量大的缺点,提出了基于频分包络移位的非相参积累检测算法;仿真实验表明了上述两种算法的正确性。 第五章首先对星载毫米波雷达信号处理系统进行了总体结构设计和关键技术分析,然后设计并实现了一套以双片TMS320C6701和FPGA为主要器件的处理机系统;该系统成功进行了两次外场试验,表明了论文设计理论的正确性和实现手段的有效性。 最后一章对论文工作进行了总结,指出了不足之处,提出了需要进一步深入研究的课题。