2.2 运动目标的调频定距原理
当目标运动时,由于多普勒效应的存在,谱线将发生变化,跟静止的差频比较,各次谐波处的谱线消失,取代的是与原来谐波相差正负fd 的谱线,相当于抑制载波的调幅。差频变成了既受信号距离信息调制,又受速度信息调制的,使得差频更加复杂,距离和差频的对应性更加模糊。
传统的多普勒信号提取方法是利用混频器获得,而本课题采用滤波器的方法,直接将多普勒信号过滤出来,然后提取距离和速度信息。
发射信号为线性调频信号,其频率随时间按线性规律f(t)变化,如图2.2.1所示。假设距离R0远处的目标有一个径向速度Vr,则:
图2.2.1 三角波调频时间频率图
发射信号为: (2.2.1)
回波信号为: (2.2.2)
其中, = =
则:
=
= (2.2.3)
收发频率之间存在一个频率差:
差频 = --f(t) (2.2.4)
由上式可以看出,差频信号中包含多普勒信号,而多普勒信号中包含了目标的距离和速度信息。所以运动目标由于多普勒效应的存在,需要通过提取多普勒信号来获得目标的距离和速度信息。传统的提取方法是用混频器,而本课题将主要采用滤波器过滤的方法,滤波器的设计方法将在下面详细介绍。
3 幅度可调三角波信号的产生
3.1 DDS基本原理
频率合成技术是利用频率合成的方法,使某一(或多个)基准频率,通过一定的变换与处理后,形成一系列等间隔的离散频率。其应用十分广泛,主要用于短波通信、移动通信和其它电子应用领域。常用的合成方法有:直接式频率合成器、间接式频率合成器(锁相频率合成其)和直接数字频率合成其(DDS)。这里采用直接数字频率合成器(DDS),它也是目前最为典型、应用最广泛的一种频率合成技术。
直接数字频率合成技术是根据奈奎斯特采样定律,从连续信号的相位出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。它基于全数字技术,由参考时钟、相位累加器、只读存储器、数模转换器和滤波器组成,输出频率高达几百Mhz。它的优点也十分明显,工作频率范围很宽;极高的频率分辨率;极短的频率转换时间;任意波形输出能力;数字调制性能好。
DDS的基本原理如图3.1.1所示:
图3.1.1 DDS基本原理图
DDS由频率预置与调节电路、累加器、波形存储器、D/A转换器和低通滤波器组成,由频率预置与调节电路产生频率控制字K,通过累加其以K作为步长累加,产生N位的相位累加器的字长,N位二进制码作为波形ROM的地址,对波形ROM进行寻址,波形ROM输出的幅码S(n)经D/A转换器变成阶梯波,再经低通滤波器,就可以得到合成的信号波形了。其中fc为时钟周期,分别控制累加器和D/A转换器,使其频率同步。 基于FPGA的多普勒滤波器设计+文献综述(4):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_3506.html