VHF頻段雷電信號模擬器設計及試驗.pdf

1、本論文研究的主要內(nèi)容是設計實現(xiàn)協(xié)助武漢三維閃電定位探測網(wǎng)定位精度估計外場試驗工作使用的VHF頻段雷電信號模擬器,并完成相關(guān)的現(xiàn)場試驗檢測。具體是設計實現(xiàn)可用于無人機載設備或探空氣球搭載設備完成指定測試試驗工作的,結(jié)合武漢三維閃電定位探測網(wǎng)定位精度估計外場試驗要求進行特定功能設計的,模擬VHF頻段自然閃電輻射的電磁波特性的雷電信號模擬器。VHF頻段雷電信號模擬器的硬件設計主要包括,基于FPGA的數(shù)字電路設計及甚高頻模擬信號兩級聲表面波濾波

2、電路設計、頻率可調(diào)本振數(shù)模-模數(shù)信號混合處理電路設計、模擬信號大功率放大器設計等。具體涉及基于FPGA的軟件無線電技術(shù);雷電信號模擬器產(chǎn)生理論;數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù);數(shù)字及模擬濾波器設計理論等多項理論技術(shù)。在VHF頻段雷電信號模擬器的設計實現(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致考慮;采用基于Verilog語言編程的FPGA芯片對信號源的可控芯片進行統(tǒng)一配置;信號源工作狀態(tài)進行查詢、功能維護和程序升級等可通過RS232串

3、口和ISP接口等多種手段實現(xiàn);為了方便今后信號源功能擴展的需要,FPGA芯片內(nèi)部預留了充足的片上資源;冗余硬件設計與可編程軟件設計的結(jié)合增強了信號源的靈活性和可擴展性。本課題還設計實現(xiàn)了基于MATLAB計算機語言編程的計算機仿真試驗模型,模擬計算利用探空氣球攜帶信號源升空及降落過程的運動特性,仿真結(jié)果對后期現(xiàn)場試驗有重要指導意義。在相關(guān)現(xiàn)場試驗之前,對VHF頻段雷電信號模擬器的信號波形、幅度頻率特性、噪聲系數(shù)及信號增益等參數(shù)指標進行了測