雷达信号处理实验报告_课程设计

1、.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=30MHz2.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7.5MHz4.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

2、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6、 实验原理：方案总框图：系统顶层模块图（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*

3、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

4、，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

5、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

6、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

7、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);7、 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)8、 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原始波形图8-2 LFM信号频谱图8-3 LFM信号量化波形图8-4 脉冲压缩结果在FPGA上调试输出结果如下图所示。FPGA产生信号图之一此图是在SignalTap II上实时输出的数据，分别是I路信号、Q路信号、经过低通滤波器的I路信号、经过低通滤波器的Q路信号。FPGA产生的信号图之二此图显示的数据分别为最终的脉冲压缩信号、经过匹配滤波器输出的I、Q路信号以及经过加法和平方之后的数据输出，输出都符合设计要求。九、总结及心得体会： 通过本次课程设计，了解了QuartusII的开发、调试、测试，并明白了LFM信号的数字实现和仿真，实现了LF