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基于C6000的雷达回波高速采集系统设计(3)
1.3 雷达回波数据采集处理的特点 不同于一般的声音、图像以及工业测量领域的信号采集,为了适应不同方面需要,现代雷达的调制形式趋于多样化,面临的环境也日趋复杂,在工作时必然会受到多种杂波或其它因素的干扰,所以对雷达回波数据采集系统的要求相应会高出很多,而且在雷达信号采集时,雷达的工作状态信号和其它数字控制信号都需要被采集记录下来。在设计系统时有以下难点需要克服:
1.3.1 信号调理的难度比较大 雷达回波脉冲信号的脉宽很窄,为了避免雷达信号在输出阻抗和信号幅度上与采集系统中 ADC器件的差异而造成信号失真,在雷达数据采集过程中,AD 采集前需要对模拟信号进行调理,例如幅度放大,阻抗匹配,抗混叠滤波等,运用一些关键的信号处理技术可以大大提高数据采集系统的整体性能和精度[1]。
1.3.2 采样率要求高 由于模拟正交鉴相中 I/Q 通道间的不一致性不容易降低,模拟正交鉴相的镜频抑制比始终难以超过 30dB,所以现在常用方法是使用中频采样和数字正交鉴相的方法获得雷达回波信号。一般情况下,雷达回波的重复频率相对而言较高,根据奈奎斯特采样定理,对采样率要求也会较高。本文设计的雷达系统视频回波信号的脉宽比较窄,参考雷达信号处理算法,要求测试设备的采样速率较高,对系统采样精度要求也比较高。为了能尽可能地提高采集系统的性能,需要在信号采集过程中尽量降低由孔径抖动,量化误差等外部因素造成的信噪比损失,其对 ADC器件的各项参数都有很高的要求。
1.3.3 外部同步脉冲触发采样 现在的一些高性能雷达系统,尤其是相参脉冲雷达,例如脉冲多普勒雷达、频率步进雷达和合成孔径雷达等,其雷达脉冲重复频率都在 1KHz 一 1MHz 区间内。对于这类脉冲雷达的数据采集,雷达回波信号的出现位置一般都与脉冲发射信号有关,所以采集系统需要以脉冲发射指示信号作为采样触发信号,触发信号频率即为雷达回波信号的重复频率,通过内部控制器设置采样时钟实现间隔采样。数据采集系统必须顺序记录下每个脉冲的回波,这就要求系统能响应高触发频率的脉冲,器件状态转换频繁要求前端数据采集器件具有优良的性能。
1.3.4 长时间持续不间断的实时采样与处理 对于雷达信号采集,特别是脉冲雷达信号的采集,为满足雷达信号处理的实时性、完整性的要求,在每次采集中,尤其是在雷达工作状态发生变化时,必须保证采样的连续性和完整性,不能出现回波脉冲丢失的情况。在信号采集时,尤其是在进行多通道信号采集时不能出现数据的丢失或错乱,这要求数据采集系统在信号采样,数据传输缓存和处理方法上都达到相应的系统要求。 1.3.5 雷达回波信号的同步采集与处理 对于多通道雷达回波信号的数据采集,为了满足在处理方法上相参脉冲积累处理的需要,应该严格保持各通道间相位的一致性。需要确保在对存储的数据进行处理时能够将信号一一对应。这需要在数据采集、处理、传输和存储阶段系统均能满足信号相位同步的要求。
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