VHF頻段雷電信號(hào)模擬器設(shè)計(jì)及試驗(yàn).pdf

1、本論文研究的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)協(xié)助武漢三維閃電定位探測網(wǎng)定位精度估計(jì)外場試驗(yàn)工作使用的VHF頻段雷電信號(hào)模擬器,并完成相關(guān)的現(xiàn)場試驗(yàn)檢測。具體是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可用于無人機(jī)載設(shè)備或探空氣球搭載設(shè)備完成指定測試試驗(yàn)工作的,結(jié)合武漢三維閃電定位探測網(wǎng)定位精度估計(jì)外場試驗(yàn)要求進(jìn)行特定功能設(shè)計(jì)的,模擬VHF頻段自然閃電輻射的電磁波特性的雷電信號(hào)模擬器。VHF頻段雷電信號(hào)模擬器的硬件設(shè)計(jì)主要包括,基于FPGA的數(shù)字電路設(shè)計(jì)及甚高頻模擬信號(hào)兩級(jí)聲表面波濾波

2、電路設(shè)計(jì)、頻率可調(diào)本振數(shù)模-模數(shù)信號(hào)混合處理電路設(shè)計(jì)、模擬信號(hào)大功率放大器設(shè)計(jì)等。具體涉及基于FPGA的軟件無線電技術(shù);雷電信號(hào)模擬器產(chǎn)生理論;數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù);數(shù)字及模擬濾波器設(shè)計(jì)理論等多項(xiàng)理論技術(shù)。在VHF頻段雷電信號(hào)模擬器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)階段,從涉及的芯片選型,到印制電路板布局布線等方面都做了細(xì)致考慮;采用基于Verilog語言編程的FPGA芯片對信號(hào)源的可控芯片進(jìn)行統(tǒng)一配置;信號(hào)源工作狀態(tài)進(jìn)行查詢、功能維護(hù)和程序升級(jí)等可通過RS232串

3、口和ISP接口等多種手段實(shí)現(xiàn);為了方便今后信號(hào)源功能擴(kuò)展的需要,FPGA芯片內(nèi)部預(yù)留了充足的片上資源;冗余硬件設(shè)計(jì)與可編程軟件設(shè)計(jì)的結(jié)合增強(qiáng)了信號(hào)源的靈活性和可擴(kuò)展性。本課題還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于MATLAB計(jì)算機(jī)語言編程的計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ?模擬計(jì)算利用探空氣球攜帶信號(hào)源升空及降落過程的運(yùn)動(dòng)特性,仿真結(jié)果對后期現(xiàn)場試驗(yàn)有重要指導(dǎo)意義。在相關(guān)現(xiàn)場試驗(yàn)之前,對VHF頻段雷電信號(hào)模擬器的信號(hào)波形、幅度頻率特性、噪聲系數(shù)及信號(hào)增益等參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了測