沖激脈沖探地雷達(dá)數(shù)字采樣接收機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar)是利用高頻電磁波來探測目標(biāo)介質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)分布規(guī)律的一種地球物理方法。探地雷達(dá)具有高效、無損、實(shí)時(shí)成像等優(yōu)點(diǎn),在工程、環(huán)境、水文地質(zhì)調(diào)查、考古、軍事、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。隨著探地雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,人們對(duì)探地雷達(dá)技術(shù)的要求也越來越高。因此對(duì)探地雷達(dá)技術(shù)的研究具有重要的意義。
　　本文首先對(duì)探地雷達(dá)的發(fā)展歷史以及國內(nèi)外的研究進(jìn)展情況作了詳細(xì)的介紹。其次,介紹了探地雷

2、達(dá)的基本原理以及現(xiàn)有體制分類,著重介紹了脈沖體制探地雷達(dá)的應(yīng)用與優(yōu)缺點(diǎn)。再次,介紹了沖激脈沖探地雷達(dá)接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)原理以及關(guān)鍵技術(shù)。最后,本論文詳細(xì)介紹了接收機(jī)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)方案,并對(duì)涉及到的電路模塊進(jìn)行了具體的分析與設(shè)計(jì),然后對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行了調(diào)試并將實(shí)驗(yàn)測得的結(jié)果作了介紹。
　　本文主要研究沖激脈沖探地雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。探地雷達(dá)接收機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件,接收機(jī)的性能指標(biāo)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的總體性能。本文設(shè)計(jì)的接收機(jī)由可變增益

3、放大電路、采樣保持電路、高精度延時(shí)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、FPGA系統(tǒng)控制電路組成。接收機(jī)的指標(biāo)為:工作帶寬在0.1 GHz-1 GHz;靈敏度為-76dBm;等效采樣率2GS/s;噪聲系數(shù)小于2dB;采樣時(shí)窗可達(dá)120ns,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)1-5m的地下介質(zhì)進(jìn)行探測;目標(biāo)分辨率在0.2m。
　　為了實(shí)現(xiàn)接收機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,本文首先研究了可變增益放大電路的實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)了0dB、20dB、40dB的增益可調(diào)變化。其次,著重研究了基于等效時(shí)間

4、采樣原理的采樣電路的實(shí)現(xiàn),該部分包含采樣保持電路、高精度延時(shí)電路、基于 SRD的取樣脈沖電路的設(shè)計(jì)等。最后研究了基于 FPGA的系統(tǒng)控制電路以及控制程序的實(shí)現(xiàn),完成了利用Altera公司的CycloneIII系列的FPGA芯片實(shí)現(xiàn)了對(duì)接收機(jī)系統(tǒng)的整體控制以及對(duì)數(shù)字信號(hào)的傳輸處理。
　　最后,對(duì)設(shè)計(jì)的沖激脈沖探地雷達(dá)接收機(jī)進(jìn)行的加工調(diào)試。然后將整個(gè)沖激脈沖探地雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行了整體測試,特別對(duì)設(shè)計(jì)的探地雷達(dá)接收機(jī)各部分電路進(jìn)行了實(shí)際測試