基于FPGA的探测器信号处理电路设计(2)
4.5 FFT模块 27
结 论 29
致 谢 31
参考文献32
1 绪论
1.1 研究背景及意义
近年来，随着科学技术的迅猛发展，各个邻域对探测技术的要求不断提高，毫米波技术也越来越被人们所熟悉与重视。毫米波的波长为1mm 至10mm，介于微波和红外波之间，与普通微波相比，毫米波除了具有部分微波共性外，还具有工作频率高、频谱宽、似光性强、波长较短、波束较窄等特点。因此，较高的空间分辨力、较强的抗干扰能力、较好的低仰角探测特性以及拥有全天候工作能力便成为毫米波探测器不可忽视的特点。另外，因为毫米波频谱范围较宽，信息容量大，抗干扰能力强，多普勒分辨率高，反隐身效果好，穿透云雾尘埃能力强，在军事领域，毫米波探测器的应用也变得越来越广泛[3]。
毫米波的波段为30GHz-300GHz，而我们知道，毫米波传播过程中的大气衰减与它的频率有关。在30GHz-300GHz的波段中，共有4个大气窗口频率，分别为35Ghz、94GHz、140GHz和220GHz，在大气窗口频率中，大气衰减较小。但是因为工艺水平的限制，大部分国内的毫米波器件的工作频率只在2个波段，即8mmKa波段27GHz-40GHz和3mmW波段80GHZ-100GHz。
自从第二次世界大战以来，武器设计与制造伴随着科学技术的不断发展而日新月异，探测技术和制导技术也不断有着革命性的突破与发展。精确制导武器以打击精度代替破坏范围，具有现代局部战争的鲜明特色。精确制导武器能够在复杂环境下工作，能够在有选择性地摧毁作战目标的同时减小对周边非作战目标的破坏，具有精确打击并有效摧毁作战目标的能力。1982年马岛战争中，英国与阿根廷曾大规模地使用精确制导武器，这是精确制导武器在军事作战史上的第一次大规模使用。在之后的很多战争中，精确制导武器被大量地使用，现代战争的走向也因为精确制导武器的出现与使用而改变了。
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究工作
任何物体在接受别的物体发射的电磁波的同时也在不停地辐射着电磁波，而同一物体在不同波段的辐射率也是不同的。毫米波敏感器主要分为两种工作模式，及主动模式和被动模式。主动模式的代表就是毫米波雷达，通过雷达主动发射毫米波信号，得到目标回波信号，回波信号中包含了目标的角度、距离、速度等信息，以此来对目标进行测距和识别，其原理是基于目标对毫米波信号的散射特性，利用目标的散射毫米波能量差异来探测目标；被动模式也就是毫米波辐射计，其本身不发射毫米波信号，而是利用目标与背景之间辐射的毫米波能量存在差异来识别目标，因此，毫米波辐射计虽然无法探测出目标的距离，但可以通过物体的热辐射特性，来对目标进行识别[11]。
探测器处于主动测距模式时，敏感器不断地对目标进行扫描，将得到的回波信号与本振信号混频后得到中频信号，再通过中频放大、检波、视频放大后，进入主动通道的测距信号处理电路，当被测距离没有超过预先设定的距离时，忽略主动通道的方位信息。当探测系统下降至系统设定的某一高度后，则进行模式切换，转到被动模式下对目标进行识别，若能够确定为真实目标，则给出识别信号。
本文研究的主要目的是为毫米波探测系统设计出符合设计要求和目标的探测器信号处理电路，即使在复杂的战场环境中，也能够快速过滤掉无用信号及噪声，并在此基础上进行进一步的研究及拓展。
本文完成了毫米波探测系统中信号处理电路的硬件设计和软件。硬件设计时，选择FPGA作为信号处理芯片，并且按照系统功能详细介绍了AD采样模块、DA模块、时钟发生模块、FPGA核心电路、通信模块和电源模块。软件设计部分，主要对LTC2222控制模块、片内存储器、FIR滤波器模块和FFT模块进行详细介绍，并分别对各个模块进行FPGA实现及仿真验证。
上一篇：水质CTD传感器及检测系统设计