- 上一篇：AT89C51单片机铁路沿线风速雨量采集方法设计
- 下一篇：基于FPGA的数字相关器设计仿真
本课题在研究多普勒滤波器设计理论的基础上，将该理论与FPGA信号处理技术相结合，深入的研究FPGA在无线电定距系统工程应用中的重要性认识。
1、2 本文采用的方法和完成的主要工作
本文是以理论研究和仿真实验为主的设计类论文。论文首先对调频多普勒调制三角波信号进行了简单介绍，然后分别分析了静止和运动目标的差频理论，并详细介绍了数字滤波器的相关理论及设计方法，最后将上述理论与FPGA技术相结合，设计好滤波器的相关参数，并利用IP核完成总体设计。这种滤波器设计方法简单，计算速度快，节省硬件资源，抗干扰能力强，灵活，性能优于传统的FIR滤波器。Matlab和QuartusII是本次实验的重要仿真软件。
2 三角波线性调频定距的基本原理
三角波线性调频连续波信号是指频率按调制信号规律变化的等幅连续波，调制信号常见为正弦波、三角波、锯齿波，本文采用的是三角波。当采用该信号作为发射信号时，由于雷达不依赖于目标反射电磁波能力的强弱，而是靠回波的频率差频来定位，因此这种雷达具有很多优点，如定距精度高、工作电压低、结构简单和抗干扰能力强等。
线性调频三角波调制信号的设计要求：
三角波调制信号频率：100Khz；
三角波调制信号电压幅度峰峰值：2---6V可调；
2.1 静止目标的调频定距原理
图2.1.1为时间—频率曲线，发射信号为线性调频信号，其频率随时间按线性规律变化，电磁波在弹目间往返时间为： ，其中c为电磁波传播速度， 为引信到目标的距离。
图2.1.1 三角波调频的时间频率图
由上图可以发现，差频信号频率的高低取决于弹目间往返时间 ，即对应于弹目距离的大小。设 为载波频率，2 为调制的最大频偏， 为发射信号频率， 为回波信号频率， 为差频信号频率。则
发射信号频率：
(2.1.1)
回波信号频率：
(2.1.2)
差拍信号频率：
(2.1.3)
将 带入上式得：
(2.1.4)
又因为 (2.1.5)则 (2.1.6)
故 (2.1.7)
对于三角波线性调频定距系统而言，发射信号的频率对时间的导数为参数，等于频率随时间变化的斜率，也称频率调制斜率。由式2.1.7可见，当调制参数Tm和ΔF固定时，根据差频信号的大小就可以确定对应的弹目距离。
上面就是调频定距的基本原理，从时间---频率曲线可以看出，差频存在一些不规则区，这些不规则区内，差频频率不能由差频公式求出，他们与距离也无直接关系，当然这个影响可以通过参数选择来使不规则区变小来排除，但它始终存在，使差频信号频率不是单一的，而是存在不同频率的两部分。这样，导致差频频率也随时间按一定规律周期性的变化，很明显，周期信号的频谱是离散的，所以差频是离散的。另外，上述分析仅适用于静止目标，因为当目标和系统之间有相对运动时，会产生多普勒信号影响定距精度，将在下面做详细介绍。