雷达信号处理实验报告_课程设计

电子科技大学

雷达信号产生与处理实验课程设计

课程名称:雷达信号产生与处理的设计与验证

指导老师：姒强

小组成员：

学院：信息与通信工程学院

一、实验项目名称：雷达信号产生与处理的设计与验证课程设计

二、实验目的：

1.熟悉QuartusII的开发、调试、测试

2.LFM中频信号产生与接收的实现

3.LFM脉冲压缩处理的实现

三、实验内容：

1.输出一路中频LFM信号：T=24us，B=5MHz，f0=30MHz

2.构造中频数字接收机（DDC）对上述信号接收

3.输出接收机的基带LFM信号，采样率7.5MHz

4.输出脉冲压缩结果

四、实验要求：

1.波形产生DAC时钟自行确定

2.接收机ADC采样时钟自行确定

3.波形产生方案及相应参数自行确定

4.接收机方案及相应参数自行确定

五、实验环境、工具：

MATLAB软件、QuartusII软件、软件仿真、计算机

六、实验原理：

方案总框图：

（1）matlab产生LFM信号

LFM信号要求为T=24us，B=5MHz，f0 =30MHz。选择采样率为45MHz。

产生LFM的matlab代码如下：

MHz=1e+6;

us=1e-6;

%-------------------------波形参数-----------------------------

fs=45*MHz;

f0=30*MHz;

B=5*MHz;

T=24*us;

Tb=72*us;

SupN=fs/7.5/MHz;

%-------------------------波形计算-----------------------------

K=B/T;

Ts=1/fs;

tsam=0:Ts:T;

LFM=sin((2*pi*(f0-B/2)*tsam+pi*K*tsam .^2));

LFM=[zeros(1,Tb/Ts) LFM zeros(1,Tb/Ts)];

N=length(LFM);

Fig=figure;

x_axis=(1:N)*Ts/us;

plot(x_axis,real(LFM),'r');

title('LFM原始波形');xlabel('时间(us)'); ylabel('归一化幅度');

zoom xon; grid on;

axis([min(x_axis) max(x_axis) -1.1 1.1]);

编写matlab程序将中频LFM信号画出来

图6-1 LFM信号原始波形

通过matlab将LFM原始波形量化成12位的数据，并生成保存为后缀.MIF的文件。

图6-2 LFM信号量化波形

（2）中频LFM信号产生过程

图6-3信号产生过程

地址计数器模块：通过输入时钟，地址自动加一，把波形存储模块中的数据进行寻址。

图6-4 地址计数器模块

波形存储模块：通过matlab生成LFM的波形数据数据，并把matlab生成的数据储存到波形储存模块中，即matlab生成的.MIF文件。

图6-4 波形存储模块

数据锁存器：起到缓存作用，对从波形模块中提取的数据起暂时存储的作用。

图6-5 数据锁存器

数据产生模块:连接地址计数器、波形存储模块、数据锁存器，之后数据锁存器的后面连接实验板的DAC就能得到我们需要的中频信号LFM。

图6-6 数据产生模块整体图

（3）AD采样与锁存

通过试验箱自带的ADC，将DAC输出的信号进行采样，AD数据采集进来，通过一个数据锁存器，使得数据在一个时钟来之前得到缓存。

图6-7 AD采样模块

(4)I,Q路信号生成

NCO存储模块：运用matlab生成正弦和余弦信号数据，并存储在该模块里面

图6-8 NCO存储模块

I、Q路信号生成整体模块：通过正弦、余弦数据和AD采样的数据相乘，分别得到I、Q两路信号。

图6-9 I、Q路信号生成整体模块

（5）低通滤波器

低通滤波器将I、Q路的和频分量即高频分量滤除，保留差频分量，以获得基带信号。

图6-10低通滤波器模块

（6）六倍抽取模块

信号再经过六倍抽取

图6-11六倍抽取模块

（7）实现匹配滤波器的卷积FIR滤波器模块

I、Q路进行匹配滤波

图6-12实现匹配滤波器的卷积FIR滤波器模块

（8）运算模块

通过平方运算、加法运算和开方运算得到最后的脉冲压缩输出，脉冲压缩计算过程如下图

图6-13实现运算过程框图

图6-14运算各模块

（9）时钟配置

利用QUARTUS自带的免费IP核，配置我们需要的时钟。系统输入的时钟为10MHZ，通过配置各个模块所需的时钟与系统时钟比例，DAC为6:1，ADC和NCO 为9:2，匹配滤波器为3:4,所以DAC时钟是60MHz,ADC和NCO时钟是45MHz,匹配滤波器是7.5MHz。

图6-15时钟配置模块PLL

（10）脉冲压缩

对信号匹配滤波进行脉冲压缩。Matlab代码如下：%----------------脉冲压缩

PC_FILTER = conj(lfm);

PCOUT=conv(lfm,PC_FILTER);

Fig=figure;

plot(real(PCOUT))

Fig=figure;

plot(imag(PCOUT))

SHOW=abs(PCOUT);

SHOW=SHOW./max(SHOW);

七、实验步骤：

1、FPGA程序设计

2、FPGA程序时序仿真

3、FPGA程序下载、测试(SignalTapII在线逻辑分析)

八、实验数据及结果分析：

Matlab仿真输出如下图8-1到8-4所示。

图8-1 LFM原始波形