雷达信号处理实验报告课程设计

1、word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、实验工程名称：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.word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4. 输出脉冲压缩结果LFM 信号，采样率7.5MHz四、实验要求：1. 波形产生 DAC时钟自行确定2

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：DACADCIcosNCO低通滤波器抽取脉冲压缩sin低通滤波器抽取Q.word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*u

3、s;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

4、(x_axis) -1.1 1.1);编写 matlab 程序将中频LFM 信号画出来.word图 6-1 LFM信号原始波形通过 matlab 将 LFM 原始波形量化成件。12 位的数据，并生成保存为后缀.MIF 的文图 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。.word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

5、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.word 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

6、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，保存差频分量，以获得基带信号。.word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.word（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列图图 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 Q

7、UARTUS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.word 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(i

8、mag(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 仿真输出如下列图8-1 到 8-4 所示。图 8-1 LFM原始波形.word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.word在 FPGA上调试输出结果如下列图所示。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LFM 中