线性调频脉冲_chirp_信号扫频--------------------------GOOD3

AD9852及在频率线性扫描信号源中的应用作者：柴建军来源：《数字技术与应用》2013年第11期摘要：AD9852是美国AD公司生产的直接数字频率合成器（DDS），具有快速换频（小于1？S）、极佳SFDR性能、高纯度频谱、高集成度等特点，是一款功能强大，使用便捷的芯片。

本文介绍了AD9852的主要技术性能、工作模式以及在线性扫频信号发生器中的应用。

关键词：线性扫频直接数字频率合成器（DDS） AD9852中图分类号：TN74 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0089-021 概述AD9852是高度集成化数字直接频率合成器芯片，它应用了DDS先进技术，结合高性能DAC转换器及比较器，非常灵活地实现数字可编程频率综合器功能。

为AD9852提供一个精确的参考频率时钟源时，通过软件控制，AD9852将产生高稳定、可编程频率/相位/幅度的正弦波信号，可广泛应用于频率综合器、无线通信、计量及测试等设备中。

AD9852在线性扫频信号发生器中的应用更显方便。

2 主要技术性能AD9852的主要性能参数如下：（1）内部时钟：300MHz；（2）集成化D/A分辨率：12位；（3）优良的动态杂散性能：在100MHz输出时，SFDR仍达80db；（4）可编程时钟倍乘器：倍频4倍至20倍；（5）集成可编程频率寄存器：双向48位；（6）集成可编程相位寄存器：双向14位；（7）具有可编程AM功能：12位分辨率；（8）具有单引脚FSK及PSK数据接口；（9）具有HOLD引脚控制的线性、非线性FM功能；（10）具有双向扫频功能；（11）具有星格滤波功能；（12）控制接口简单：10MHz两线或三线串行编程接口，100MHz 八位并行编程接口；（13）采用单电源：+3.3V供电；（14）参考时钟输入：单端或差分模式；（15）小型80引脚LQFP表面贴装封装形式。

3 AD9852的工作模式AD9852能够产生多种形式的输出信号，通过外部控制，8位并行数据输入和6位地址参数输入，经过读、写设置程序寄存器，控制其不同的工作模式。

时钟源伪码 发生器 发生器扩频通信系统的分类扩频通信系统的关键问题是在发信机部分如何产生宽带的扩频信号，在收信 机部分如何解调扩频信号。

根据通信系统产生扩频信号的方式，可以分为下列儿 种。

1直接序列扩展频谱系统直接序列扩展频谱系统(Direct Sequece Spread Spectrum Communication Systems, DS-SS),通常简称为直接序列系统或直扩系统，是用待传输的信息信 号与高速率的伪随机码波形相乘后，去直接控制射频信号的某个参量，来扩展传 输信号的带宽。

用于频谱扩展的伪随机序列称为扩频码序列。

直接序列扩展频谱 通信系统的简化方框图参见图1-5 o在直接序列扩频通信系统中，通常对载波进行相移键控(Phase Shift Keying, PSK)调制。

为了节约发射功率和提高发射机的工作效率，扩频通信系 统常采用平衡调制器。

抑制载波的平衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也有 利。

在发信机端，待传输的数据信号与伪随机码(扩频码)波形相乘(或与伪随机 码序列模2加)，形成的复合码对载波进行调制，然后山天线发射出去。

在收信 机端，要产生一个和发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码，对接收信号 进行相关处理，这一相关处理过程通常常称为解扩。

解扩后的信号送到解调器解 调，恢复出传送的信息。

2跳频扩频通信系统 跳频扩频通信系统是频率跳变扩展频谱通信系统(Frequecy Hopping Spread Spectrum Communication Systems, FH-SS)的简称，或更简单地称为跳频通信 系统，确切地说应叫做“多频、选码和频移键控通信系统”。

它是用二进制伪随 机码序列去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪随机 码的变化而跳变。

跳频系统可供随机选取的频率数通常是儿千到220个离散频率, 在如此多的离散频率中，每次输出哪一个是山伪随机码决定的。

随机信号处理实验————线性调频（LFM）信号脉冲压缩仿真姓名：***学号： **********一、实验目的：1、了解线性FM 信号的产生及其性质；2、熟悉MATLAB 的基本使用方法；3、利用MATLAB 语言编程匹配滤波器。

4、仿真实现FM 信号通过匹配滤波器实现脉压处理，观察前后带宽及增益。

5、步了解雷达中距离分辨率与带宽的对应关系。

二、实验内容：1、线性调频信号线性调频矩形脉冲信号的复数表达式为：()()2001222j f t j f t ut lfmt t u t Arect S e e ππτ⎛⎫+ ⎪⎝⎭⎛⎫== ⎪⎝⎭ ()211,210,2j ut t t t u t Arect rect t e πττττ⎧≤⎪⎪⎛⎫⎛⎫==⎨ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪>⎪⎩为信号的复包络，其中为矩形函数。

0u f τ式中为脉冲宽度,为信号瞬时频率的变化斜率，为发射频率。

当1B τ≥（即大时宽带宽乘积）时，线性调频信号特性表达式如下：0()LFM f f f B S -⎛⎫=⎪⎝⎭幅频特性： 20()()4LFM f f f u ππφ-=+相频特性：20011222i d f f t ut f ut dt ππ⎡⎤⎛⎫=+=+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦信号瞬时频率：程序如下：%%产生线性调频信号T=10e-6; %脉冲宽度B=400e6; %chirp signal 频带宽度400MHz K=B/T; %斜率Fs=2*B;Ts=1/Fs; %采样频率与采样周期N=T/Ts %N=8000t=linspace(-T/2,T/2,N); %对时间进行设定St=exp(j*pi*K*t.^2) %产生chirp signalfigure;subplot(2,1,1);plot(t*1e6,real(St));xlabel('Time in u sec');title('线性调频信号');grid on;axis tight;subplot(2,1,2)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); %对采样频率进行设定plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('Frequency in MHz');title('线性调频信号的幅频特性');grid on;axis tight;Matlab 程序产生chirp 信号，并作出其时域波形和幅频特性，如图：2、匹配滤波器在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为)(t x ：)()()(t n t s t x +=其中：)(t s 为确知信号，)(t n 为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为2/No 。

塔尔科特测纬度法 talcott method of latitude determination台链 station chain太阳辐射波谱 solar radiation spectrum太阳光压摄动 solar radiation pressure perturbation太阳同步卫星 sun-synchronous satellite态势地图 posture map特殊水深 special depth特征 feature特征编码 feature coding特征码 feature codes特征码清单 feature codes menu特征提取 feature extraction特征选择 feature selection特种地图 particular map体素 voxel天波干扰 sky-wave interference天波修正 sky-wave correction天顶距 zenith angle天顶距 zenith distance天球坐标系 celestial coordinate system天球坐标系 celestial coordinate system天文大地垂线偏差 astro-geodetic deflection of the vertical 天文大地网 astro-geodetic network天文大地网平差 adjustment of astrogeodetic network天文点 astronomical point天文定位系统 astronomical positioning system天文方位角 astronomical azimuth天文经度 astronomical longitude天文经纬仪 astronomical theodolite天文年历 astronomical almanac天文年历 astronomical ephemeris天文水准 astronomical leveling天文纬度 astronomical latitude天文重力水准 astro-gravimetric leveling天文坐标测量仪astronomical coordinate measuring instrument天线高度 antenna height田谐系数 coefficient of tesseral harmonics田谐系数 coefficient of tesseral harmonics条幅[航带]摄影机 continuous strip camera条幅[航带]摄影机 continuous strip camera条幅[航带]摄影机 strip camera条件方程 condition equation条件方程 condition equation条件平差 condition adjustment条件平差 condition adjustment铁路工程测量 railroad engineering survey通用横墨尔卡投影 universal transverse mercator projection通用极球面投影 universal polar stereographic projection通用极球面投影 ups通用墨卡尔投影 utm同步观测 simultaneous observation同步验潮 tidal synobservation同名光线 corresponding image rays同名光线 corresponding image rays同名核线 corresponding epipolar line同名核线 corresponding epipolar line同名像点 corresponding image points同名像点 corresponding image points同名像点 homologous image points统计地图 statistic map投影变换 projection transformation投影差 height displacement投影差 relied displacement投影方程 projection equation投影器 projector投影器主距 principal distance of projector投影晒印 projection printing透光率 transmittance透明负片 transparent negative透明正片 transparent positive透明注记 stick-up lettering透视截面法 perspective traces透视投影 perspective projection透视旋转定律，*沙尔定律 chasles theorem透视旋转定律，*沙尔定律 chasles theorem透视旋转定律，*沙尔定律 rotation axiom of the perspective 透视旋转定律，*沙尔定律 rotational theorem图幅 mapsheet图幅编号 sheet designation图幅编号 sheet number图幅接边 edge matching图幅接合表 index diagram图幅接合表 sheet index图根点 mapping control point图根控制 mapping control图解纠正 graphical rectification图解图根点 graphic mapping control point图廓 edge of the format图廓 map border图历簿 mapping recorded file图例 legend图面配置 map layout图象 picture图像编码 image coding图像变换 image transformation图像处理 image processing图像分割 image segmentation图像分析 image analysis图像复合 image overlaying图像几何纠正 geometric rectification of imagery 图像几何配准 geometric registration of imagery 图像理解 image understanding图像描述 image description图像识别 image recognition图像数字化 image digitization图像增强 image enhancement图形 graphics图形-背景辨别 f-g discrimination图形-背景辨别 figure-ground discrimination图形符号 graphic symbol图形记号 graphic sign图形权倒数 weight reciprocal figure图形元素 graphic elements土地规划测量 land planning survey土地利用现状图 present landuse map土地信息系统 land information system土地信息系统 lis推荐航线 recommended route托帕可斯卫星 t/p托帕克斯卫星 topex/poseidon拖底扫海 aground sweeping陀螺定向光电测距导线 gyrophic edm traverse陀螺方位角 gyro azimuth陀螺经纬仪 gyro theodolite陀螺经纬仪 gyroscopic theodolite陀螺仪定向测量 gyrostatic orientation survey椭球扁率 flattening of ellipsoid椭球长半轴，*地球长半轴 semimajor axis of ellipsoid 椭球短半轴，*地球短半轴 semiminor axis of ellipsoid 椭球面大地测量学 ellipsoidal geodesy椭球偏心率 eccentricity of ellipsoid拓扑地图 topological map拓扑关系 topological relation拓扑检索 topological retrieval外部定向 exterior orientation网点 stipple网格地图 grid map网格法 grid method网格结构 grid structure网屏 screen网纹片 transparent foil网线 ruling危险界限 limiting danger line微波测距仪 microwave distance measuring instrument 微波辐射 microwave radiation微波辐射计 microwave radiometer微波图像 microwave imagery微波遥感 microwave remote sensing微波遥感器 microwave remote sensor微重力测量 microgravimetry维纳频谱 winer spectrum维宁?曼尼斯公式 vening-meinesz formula伪彩色图像 pseudo-color image伪等值线地图 pseudo-isoline map伪距测量 pseudo-range measurement卫星测高 satellite altimetry卫星大地测量 satellite geodesy卫星定位 satellite positioning卫星多普勒[频移]测量 satellite doppler shift measurement卫星多普勒定位 satellite doppler positioning卫星高度 satellite altitude卫星跟踪卫星技术 satellite-to-satellite tracking卫星跟踪卫星技术 sst卫星跟踪站 satellite tracking station卫星共振分析 analysis of satellite resonance卫星构形 satellite configuration卫星-惯导组合定位系统satellite-inertial guidance integrated positioning sy卫星轨道改进 improvement of satellite orbit卫星激光测距 satellite laser ranging卫星激光测距，侧视雷达 slr卫星激光测距仪 satellite laser ranger卫星-声学组合定位系统satellite-acoustics integrated positioning system卫星受摄运动 perturbed motion of satellite卫星像片图 satellite photo map卫星星下点 sub-satellite point卫星运动方程 equation of satellite motion卫星重力梯度测量 satellite gradiometry卫星姿态 satellite attitude位置[线交]角 intersection angle of lop位置函数，*坐标函数 position function位置精度 positional accuracy位置线 line of position位置线 lop位置线方程 equation of lop文化地图 cultural map文化地图 cultural map纹理分析 texture analysis纹理增强 texture enhancement沃尔什变换 walsh transformation无线电定位 radio positioning无线电航行警告 radio navigational warning无线电指向标，*电指向 radio beacon无线电指向标表 list of radio beacon五角棱镜 pentaprism物镜分辨力 resolving power of lens物理大地测量学，*大地重力学 physical geodesy 误差检验 error test误差理论 theory of errors误差椭圆 error ellipse雾[信]号 fog signal系列地图 series maps系统集成 system integration系统误差 systematic error弦线支距法 chord off-set method弦线支距法 chord off-set method显微摄影 photomicrography现势地图 up-to-data map线路平面图 route plan线路水准测量 route leveling线路中线测量 center line survey线路中线测量 center line survey线路中线测量 location of route线纹米尺，*日内瓦尺 standard meter线形锁 linear triangulation chain线形网 linear triangulation network线性调频脉冲 chirp线性调频脉冲 chirp线阵遥感器 linear array sensor线阵遥感器 pushbroom sensor线状符号 line symbol限差 tolerance限航区 restricted area乡村规划测量 rural planning survey相对定位 relative positioning相对定向 relative orientation相对定向元素 element of relative orientation相对航高 relative flying height相对论改正 relativistic correction相对误差 relative error相对重力测量 relative gravity measurement相干声呐测深系统 interferometric seabed inspection sonar 相关平差 adjustment of correlated observation相关器 correlator相关器 correlator相位传递函数 phase transfer function相位传递函数 ptf相位多值性 phase ambiguity相位模糊度解算 phase ambiguity resolution相位漂移 phase drift相位稳定性 phase stability相位周，*巷 lane相位周，*巷 phase cycle相位周值，*巷宽 lane width相位周值，*巷宽 phase cycle value镶嵌索引图 index mosaic巷道验收测量 footage measurement of workings象限仪 quadrant象形符号 replicative symbol像场角 angular field of view像等角点 isocenter of photograph像底点 photo nadir point像地平线，*合线 horizon trace像地平线，*合线 image horizon像地平线，*合线 vanishing line像幅 picture format像空间坐标系 image space coordinate system像片 photo像片 photograph像片比例尺 photo scale像片地质判读，*像片地质解译geological interpretation of photograph像片方位角 azimuth of photograph像片方位元素 photo orientation elements像片基线 photo base像片纠正 photo rectification像片内方位元素 elements of interior orientation像片判读 photo interpretation像片平面图 photoplan像片倾角 tilt angle of photograph像片外方位元素 elements of exterior orientation 像片镶嵌 photo mosaic像片旋角 swing angle像片旋角 yaw像片主距 principal distance of photo像平面坐标系 photo coordinate system像移补偿 image motion compensation像移补偿 imc像元 pixel像主点 principal point of photograph像主纵线 principal line [of photograph]销钉定位法 stud registration小潮升 neap rise小潮升 neap rise小角度法 minor angle method小像幅航空摄影 sfap小像幅航空摄影 small format aerial photography 协调世界时 coordinate universal time协调世界时 coordinate universal time协调世界时 utc协调世界时时号 time signal in utc协方差函数 covariance function协方差函数 covariance function心象地图 mental map新版海图 new edition of chart新版海图 new edition of chart信号杆 signal pole信息量 contents of information信息量 contents of information信息提取 information extraction信息属性 information attribute星载遥感器 satellite-borne sensor行差 run error行星大地测量学 planetary geodesy行政区划图 administrative map修版 retouching虚地图 virtual map虚拟地景 virtual landscape序惯平差 sequential adjustment悬式经纬仪 hanging theodolite旋转参数 rotation parameters选取限额 norm for selection选取限额 norm for selection选取指标 index for selection选权迭代法 iteration method with variable weights寻北器 north-finding instrument寻北器 north-finding instrument寻北器 polar finder压力验潮仪 pressure gauge亚太区域地理信息系统基础设施常设委员会 pcgiap亚太区域地理信息系统基础设施常设委员会permanent committee on gis infrastructure for asia and the pacific 严密平差 rigorous adjustment沿海测量 coastwise survey沿海测量 coastwise survey颜色空间 color space颜色空间 color space验潮 tidal observation验潮仪 tide-meter验潮站 tidal station验潮站零点 zero point of the tidal阳像 positive image遥感 remote sensing遥感测深 remote sensing sounding遥感模式识别 pattern recognition of remote sensing 遥感平台 remote sensing platform遥感数据获取 remote sensing data acquisition遥感制图 remote sensing mapping野外地质图 field geological map野外填图 field mapping因瓦基线尺 invar baseline wire阴像 negative image阴像 negative image引潮力 tide-generating force引潮位 tide-generating potential引航图集 pilot atlas引力 gravitation引力位 gravitational potential引水锚地 pilot anchorage引张线法 method of tension wire alignment印刷版 printing plate荧光地图 fluorescent map影像 image影像 imagery影像地质图 geological photomap影像分辨力 image resolution影像分辨力 resolving power of image影像复原 image restoration影像金字塔 image pyramid影像匹配 image matching影像融合 image fusion影像数据库 image database影像相关 image correlation影像镶嵌 image mosaic影像质量 image quality游艇用图 smallcraft chart游艇用图 yacht chart渔礁 fishing rock渔堰 fishing haven渔业用图 fishing chart渔栅 fishing stake宇宙制图 cosmic mapping宇宙制图 cosmic mapping预报地图 prognostic map预打样图 pre-press proof预制符号 preprinted symbol预制感光板，*ps 版 presensitized plate原子钟 atomic clock圆曲线测设 circular curve location圆曲线测设 circular curve location圆-圆定位，*距离-距离定位 range-range positioning 圆柱投影 cylindrical projection圆柱投影 cylindrical projection圆锥投影 conic projection圆锥投影 conic projection远程定位系统 long-range positioning system远海测量 pelagic survey月平均海面 monthly mean sea level月球轨道飞行器 lunar orbiter运动方程分析解 analytical solution of motion equation 运动方程数值解 numerical solution of motion equation 运动方程数值解 numerical solution of motion equation 运动线法 arrowhead method晕滃法 hachuring晕渲法 hill shading载波相位测量 carrier phase measurement载波相位测量 carrier phase measurement再分结构 subdivisional organization凿井施工测量 construction survey for shaft sinking凿井施工测量 construction survey for shaft sinking栅格绘图 raster plotting栅格数据 raster data站心坐标系 topocentric coordinate system章动 nutation章动 nutation照相排字机 phototypesetter照相制版镜头 printer lens照相制版镜头 process lens照准点 sighting point照准点归心 sighting centring真地平线，*真水平线 true horizon真实孔径雷达 real-aperture radar真误差 true error真子午线 true meridian整体大地测量 integrated geodesy整体感 associative perception整体结构 extensional organization正常高 normal height正常高 normal height正常水椭球，*水准椭球 normal level ellipsoid 正常水椭球，*水准椭球 normal level ellipsoid 正常引力位 normal gravitation potential正常引力位 normal gravitation potential正常重力 normal gravity正常重力 normal gravity正常重力场 normal gravity field正常重力场 normal gravity field正常重力公式 normal gravity formula正常重力公式 normal gravity formula正常重力位 normal gravity potential正常重力位 normal gravity potential正常重力线 normal gravity line正常重力线 normal gravity line正方形分幅 square mapsubdivision正片 positive正象 right-reading正直摄影 normal case photography正直摄影 normal case photography正轴投影 normal projection正轴投影 normal projection郑和航海图 zheng he's nautical chart政治地图 political map支水准路线 spur leveling line直方图规格化 histogram specification直方图均衡 histogram equalization直角坐标网 rectangular grid志田数 shida'a number制图分级 cartographic hierarchy制图分级 cartographic hierarchy制图简化 cartographic simplification制图简化 cartographic simplification制图精度 mapping accuracy制图夸大 cartographic exaggeration制图夸大 cartographic exaggeration制图专家系统 cartographic expert system制图专家系统 cartographic expert system制图资料 cartographic document制图资料 cartographic document制图资料 source material质底法 quality base method质量感 qualitative perception秩亏平差 rank defect adjustment置信度 confidence置信度 confidence中程定位系统 medium-range positioning system中国测绘学会chinese society of geodesy, photogrammetry and cartog中国测绘学会 csgpc中国测绘学会chinese society of geodesy, photogrammetry and cartog中国测绘学会 csgpc中国大地测量星表 cgsc中国大地测量星表 chinese geodetic stars catalogue中国大地测量星表 cgsc中国大地测量星表 chinese geodetic stars catalogue中华人民共和国测绘法surveying and mapping law of the people's republic of中天法 transit method中误差 rmse中误差 root mean square error中心式快门 between-the-lens shutter中心式快门 lens shutter中星仪 transit instrument中性色调，*灰色调 middle tone中央子午线 central meridian中央子午线 central meridian钟偏 clock offset钟偏 clock offset钟速 clock rate钟速 clock rate重采样 resampling重力 gravity重力测量 gravity measurement重力场 gravity field重力潮汐改正 correction of gravity measurement for tide 重力潮汐改正 correction of gravity measurement for tide 重力垂线偏差 gravimetric deflection of the vertical重力垂直梯度 vertical gradient of gravity重力点 gravimetric point重力固体潮观测 gravity observation of earth tide重力归算 gravity reduction重力基线 gravimetric baseline重力基准 gravity datum重力数据库 gravimetric database重力水平梯度 horizontal gradient of gravity重力梯度测量 gradiometry重力梯度测量 gravity gradient measurement重力梯度仪 gradiometer重力位 gravity potential重力仪 gravimeter重力异常 gravity anomaly周期误差 periodic error周跳 cycle slip周跳 cycle slip轴颈误差 error of pivot主垂面 principal plane [of photograph]主垂面 principal vertical plane主动式遥感 active remote sensing主分量变换 principal component transformation 主合点 principal vanishing point主核面 principal epipolar plane主核线 principal epipolar line主检比对 main/check comparison主台 main station主轴线测设 setting-out of main axis属性精度 attribute accuracy助曲线，*辅助等高线 extra contour专题测图仪 thematic mapper专题测图仪 tm专题层 thematic overlap专题地图 thematic map专题地图集 thematic atlas专题地图学 thematic cartography专题海图 thematic chart专用地图 special use map转点仪，*制点仪 point transfer device转绘仪 sketchmaster状态向量 state vector准确度 accuracy姿态 attitude姿态参数 attitude parameter姿态测量遥感器 attitude-measuring sensor资源与环境遥感remote sensing for natural resources and environment子午面 meridian plane子午圈 meridian子午圈曲率半径 radius of curvature in meridian自动安平水准仪 automatic level自动安平水准仪 compensator level自动安平水准仪 compensator level自动化地图制图 automatic cartography自动绘图 automatic plotting自动空中三角测量 automatic triangulation自动坐标展点仪 automatic coordinate plotter自检校 self-calibration自然地图 physical map自准直目镜 autocollimating eyepiece综合测绘系统 general surveying system综合地图 comprehensive map综合地图 comprehensive map综合地图集 comprehensive atlas综合地图集 comprehensive atlas综合法测量photo planimetric method of photogrammetric mapping纵断面测量 profiles survey纵断面图 profile纵断面图 profile diagram组合地图 homeotheric map组合定位 integrated positioning钻孔位置测量 bore-hole position survey最大似然分类 maximum likelihood classification最小二乘法 least square method最小二乘配置法，*最小二乘拟合推估法least squares collocation最小二乘相关 least squares correlation最小距离分类 minimum distance classification左右视差 horizontal parallax左右视差 x-parallax坐标地籍 coordinate cadastre坐标地籍 coordinate cadastre坐标方位角 grid bearing坐标格网 coordinate grid坐标格网 coordinate grid坐标量测仪 coordinate measuring instrument坐标量测仪 coordinate measuring instrument坐标增量 increment of coordinate坐标增值闭合差 closing error in coordinate increment坐标增值闭合差 closing error in coordinate increment坐标中误差 mean square error of coordinate。

电子英语证书考试(PEC)-集成电路术语解释Acquisition Time (采集时间):与采样A/D相关，在输入端使用跟踪/保持(T/H)放大器来采集和保持(以特定的容差)模拟输入信号。

采集时间是T/H放大器被置于跟踪模式后稳定到其终值所需要的时间。

Active Filter (有源滤波器):有源滤波器采用有源器件(例如运算放大器)来产生滤波器响应。

这种技术在高速应用中具备优势，因为不需要使用电感(高频率特性差)。

ADIsimADC™ (模数转换器(ADC)设计工具):ADIsimADC工具可以帮助用户选择模数转换器(ADC)、执行评估以及排除故障。

它使用典型数据值，通过数学方式模拟所选ADC的一般行为，允许用户施加输入信号、设置编码（采样）速率以及在选定的ADC上仿真FFT。

这款工具对于检查所选ADC的SNR、SFDR、SINAD、THD、ENOB等非常有用。

注意：这款工具不能完全模拟模数转换的各方面特性，不应用来代替实际硬件测试。

下载并使用这款工具的全功能版本，可以发现其它功能。

（更多信息请参考应用笔记AN-737 pdf）Adjacent Channel Leakage Ratio (ACLR) :A ratio in dBc between the measured power within a channel relative to an adjacent channel.Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) :See Adjacent Channel Leakage Ratio (ACLR).Aliased Imaging (混叠镜像):这是一种利用故意混叠作为高频信号的技术，通常用于直接数字频率合成器(DDS)。

Aliasing (混叠):在一个数据采样系统中，为了避免损失数据，必须以FS>2FA的速率对模拟输入进行采样(Nyquist定理)。

线性调频超声信号脉冲压缩的实时实现曹玉龙;郑政【摘要】编码脉冲在不增大发射峰值功率的前提下,通过增大时宽-带宽积显著提高超声平均发射功率,然后在接收端通过脉冲压缩恢复应有的纵向分辨力,并显著增强信噪比.利用现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)设计了一个中心频率为10 MHz的线性调频脉冲(chirp)发射和实时脉冲压缩系统,由FPGA 控制DDS(direct digital synthesizer)产生chirp信号,送入模拟乘法器与窗函数相乘,经功率放大后作为发射脉冲,回波信号送回FPGA进行脉冲压缩处理,82μs的回波数据可以在230 μs的时间里处理完毕.实验使用了中心频率10 MHZ、带宽7 MHZ、时长5μs的chirp信号.和单脉冲系统相比,在纵向分辨力没有明显损失的情况下,脉冲压缩方法使信噪比增强了12.8 dB,旁瓣抑制可以达到30.6 dB.【期刊名称】《上海理工大学学报》【年(卷),期】2015(037)003【总页数】6页(P295-300)【关键词】编码激励;解码压缩;线性调频脉冲;现场可编程门阵列【作者】曹玉龙;郑政【作者单位】上海理工大学医疗器械与食品学院,上海200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】R318.04超声成像的分辨能力与超声频率成正比,但衰减也随频率的升高而增加.由于超声的发射峰值功率受到安全性的限制,因此分辨力和探测深度是一对矛盾.编码脉冲在不增大发射峰值功率的前提下,通过增大时宽-带宽积(TBP)提高平均发射功率,然后在接收端通过脉冲压缩恢复应有的纵向分辨力,这是解决上述矛盾的一个有效方法[1-8].用于脉冲压缩的编码方式有很多种,在超声成像系统中,由于存在衰减所引起的频率偏移,所以具有脊形模糊函数的线性调频脉冲(chirp)是一种理想的方式[4].本文利用现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)实现了一种中心频率为10 MHz的实时线性调频编码脉冲压缩系统.该系统的纵向分辨力和10 MHz单脉冲系统相当,但是与后者相比信噪比增加了12.8 dB,同时,旁瓣抑制可以达到30.6 dB.该系统每次发射后以50 MHz的采样率采集82μm的回波射频信号,脉冲压缩算法在230μs内完成.该系统可以满足帧频20帧/s、每帧图像200线的浅表器官B型超声波扇形扫描仪的实时性要求.传统的单脉冲激励方式中,由于超声波最大发射功率的限定,因而无法通过增加其幅值的方法度来增强激励的能量.如果发射一个编码宽脉冲,则总能量可以显著增加,同时在接收端用匹配滤波器对回波信号进行滤波,就能压缩输出一个单峰信号,如图1所示.1.1 发射脉冲线性调频脉冲信号ψ(t)表示为式中,t表示时间;j表示虚数单位;fl表示信号的起始频率;T表示脉冲宽度;B表示频带宽度.瞬时频率fi(t)是相位函数的微分,表示为很明显,在脉宽T内fi(t)线性地扫过了整个带宽B.复信号ψ(t)的实部作为激励信号η(t)加载到换能器上,则本文采用的换能器中心频率为9.76 MHz, -6 dB带宽为6.29 MHz,故线性调频激励的中心频率设置为10 MHz,带宽为7 MHz.由于本系统应用于浅表器官,为了不使探测盲区过大,脉宽T设计为5μs.1.2 压缩滤波器脉冲压缩滤波器(pulse compression filter, PCF)是一个匹配滤波器,表示为式中,h(t)是脉冲压缩滤波器的冲激响应,是激励信号的共轭、翻转并时移.脉冲压缩滤波器的输出γ(t)为式中,τ表示积分运算中代表时间的中间变量.将式(1)代入式(5),得当滤波器的输入是实际回波信号时,其数据长度远大于压缩滤波器的长度,可以利用卷积的重叠相加法来实现[9].根据卷积定理,式(5)可以变换为式中,FFT表示快速傅里叶变换;IFFT表示快速傅里叶逆变换;f表示频率.利用FFT和IFFT可以大大减小运算量,提高处理速度.由于匹配滤波器的输出在频谱上近似一个矩形,所以输出波形时域上存在较大的旁瓣,这会严重影响成像效果.为匹配滤波器加上适当的窗函数可以减小旁瓣,本文采用了切比雪夫窗(Chebyshev)[5].1.3 菲涅尔纹波及其改善矩形包络的线性调频信号在时域上两端的突变性导致其频谱上产生菲涅尔波纹,该波纹会导致远端旁瓣的产生.为此,对发射信号在时域上加窗使信号两端渐变(tapering)以削弱菲涅尔波纹,进而削弱远端旁瓣.本文采用的是占时比为0.2的图基窗(turkey)[5],波形如图2所示,纵坐标A表示电压幅度.2.1 整体构成线性调频脉冲压缩系统如图3所示.脉冲发射和压缩电路由同一个同步脉冲控制.DDS(direct digital synthesizer)在这个同步脉冲的控制下产生chirp信号,同时幅度控制电路将事先存储在ROM中的窗函数数据读出,通过DAC(数模转换器)转换为模拟信号.两路信号经过模拟乘法器相乘后得到窗函数加权的chirp信号,该信号经功放后激励超声换能器.回波信号经过BPF(带通滤波器)并经ADC(模数转换器)采样进入FPGA中.本系统采样率为50 MHz,在线性调频信号的低频端(6.5 MHz)每周期可以采集到约7.7个点,高频端(13.5 MHz)可以采集到约3.7个点.回波信号共采集4 096个点,时长82μs,对应探测深度63 mm.考虑到超声信号的动态范围,本系统采用了12 bit的ADC.2.2 脉冲压缩电路脉冲压缩电路如图4所示.图4中,u(n)表示数字回波信号,n表示离散时间点.u(n)和互相正交的两个参考信号相乘,经过FIR低通滤波器(LPF)后得到复信号x(n)= xI(n)+j xQ(n),下标I表示实部,Q表示虚部.经过处理的信号频谱下移,所以可以采用隔二取一的方法进行降采样,采样率降低为25 MHz,回波信号的数据长度缩短为2 048点.将同相项和正交项分别存在两个双口RAM中,等待压缩处理.压缩滤波器的冲击响应是通过激励波形ψ(n)变换得到的,所以可以事先计算其参数供处理时使用.按照图4中虚框内的计算步骤,将与发射脉冲相同的信号在50 MHz 的频率下抽样,得到250个点,经过和上文相同的步骤获取复数信号并降采样,得到两个125点的相互正交的信号.将它们进行时移、反转、取共轭、加窗,并进行傅里叶变换,即获得压缩滤波器的频域响应函数H(k)=HI(k)+j HQ(k),k表示离散频率点. 将降频后的回波信号均匀分割为16段, x1(n),x2(n),…,x16(n),每段128点,与压缩滤波器h(n)长度接近,分别和滤波器系数作卷积运算,则yi(n)=h(n)xi(n),其长度为252点.其中,y1(n)的后124点和y2(n)的前124点、y2(n)的后124点和y3(n)的前124点……对应相加才是该部分卷积的正确值,与其它值组合,一起构成最终的卷积结果,如图5所示.利用卷积定理将上述分段信号的卷积yi(n)= h(n)xi(n)转换到频域进行运算.先对h(n)及xi(n)补零到N点,N大于等于252,一般选取N= 2D(D为整数),故N取256.如上文所述,回波信号经过正交解调后同相项和正交项分别存在两个双口RAM中,按照每次128点的方式将两路信号读出并送入复数FFT IP核的两个输入端,经转换后获得回波信号的傅氏变换X(k)=XI(k)+j XQ(k).本系统所使用的Altera公司的FFT IP核支持4种I/O数据流结构,在速度满足的前提下,使用占用资源最少的突发类数据流结构,每次运算约8.2μs.将FFT后的结果与预先存在ROM中的压缩滤波器系数频域响应函数H(k)相乘.由于该乘法是复数乘法,故使用了4个乘法器,分别计算XI×HI,XI× HQ,XQ×HI和XQ×HQ,然后用XI×HI减去XQ× HQ,得到同相分量YI,用XI×HQ加上XQ×HI,得到正交分量YQ.上述结果进行快速傅氏反变换IFFT,得到每段的卷积结果yi(n).将分段运算的结果按上文所述的方法重组,即得到整个回波的压缩滤波结果.回波信号经过压缩滤波器之后得到的是一个复信号,包括同向分量I和正交分量Q.将I分量和Q分量分别平方,然后相加取二次方根就得到了包络信号.本设计采用流水线型的非冗余开方算法[10],其占用逻辑单元少,计算时间短,且不需要调用乘法器.3.1 实验设计本系统作为B型扫描仪的一部分,其输出是数字形式的包络信号,为便于实验,专门增加了一个数模转换器DAC,将此数字信号转换成模拟量,以便利用示波器实时观察.经模拟放大的回波信号送到示波器的另外一个通道,和处理结果同时观察.另外,还利用FPGA设计工具QUARTUS II中的SignalTap软件[11-13]抓取数据并进行离线分析.实验1以一根直径为0.08 mm金属细丝为靶目标,将换能器探头在水介质中对准靶目标,利用示波器同时观察回波及处理结果.实验2以一个有机玻璃方盒作为靶目标,将换能器垂直对准方盒的上盒壁,如图6所示,重复上述步骤.该方盒的盒壁厚度L为2.6 mm,盒壁间距为10.2 mm.3.2 结果与分析实验1的靶线回波和压缩处理结果如图7(a)和图7(b)所示.靶线回波幅度呈现明显的梭形,这是发射脉冲加权函数和超声换能器频率特性共同作用的结果.回波信号持续了5μs,和发射信号宽度相符,经过滤波后信号宽度压缩为350 ns(-6 dB),相当于10 MHz超声系统的3.5个射频周期.通过对SingnalTap获取的压缩结果进行离线分析可知,主旁瓣信噪比(signal to sidelobe noise ratio,SSNR)为30.6 dB,如图8所示.由于压缩滤波结果通过运算得到,而且DAC的输出幅度还和参考电压有关,所以在示波器上比较其与回波信号的幅度没有实际意义.为了评估压缩前后信噪比的变化,移去靶目标,在靶线回波出现的位置获取背景噪声,如图7(c)和图7(d)所示,根据式(9)计算信噪比(SNR)[14],即式中,s(t)为信号幅值;pN为噪声平均功率.压缩滤波前,信噪比为43.3 dB,压缩后变为56.1 dB,提升了12.8 dB.实验2的回波信号及压缩波形如图9所示.可以看见,在回波信号中,有机玻璃方盒盒壁的两个界面的回波是交叠在一起的,而经过脉冲压缩之后,重叠的回波被区分开来.根据超声在有机玻璃和水中的声速[15]计算得到盒壁厚度为2.9 mm,盒壁间距为10.3 mm,和实际值的误差分别为10.3%和1.0%.实验1中得到的SSNR值为30.6 dB,但是利用实验参数在Matlab中进行仿真,得到的SSNR值却为34.6 dB,比实验结果高4 dB.观察发射脉冲(图7 (a)),可以看到有明显的波形失真,而仿真是基于理想波形的,所以差距可能来自发射脉冲的不理想.实验2中盒壁厚度和盒壁间距都是依据参考资料中给出的材料声速估算出来的,和实际尺寸的误差分别为10.3%和1.0%.由于盒壁的材料是有机玻璃,而盒壁之间是水,通常不同的实验中水的成分不会有太大的差别,而有机玻璃的成分差别较大,所以盒壁厚度的误差可能是由于不同研究所采用的材料差别引起的.本文实现了基于FPGA的线性调频脉冲发射和压缩系统的设计,满足浅表器官B型超声波扇形扫描仪的实时性需求,系统结构简单,修改方便,便于参数调整.当使用更高带宽的换能器,以及追求深层信号而忽略探测盲区的时候,可以通过增大信号的时宽和带宽的方式,进一步提高信噪比[16]以及增强旁瓣的抑制[5].【相关文献】[1] Takeuchi Y.An investigation of a spread energy method for medical ultrasound systems.Part one: theory and 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侧扫声呐CW信号和Chirp信号比较分析作者：库安邦来源：《声学与电子工程》2019年第02期摘要 CW 信号和Chirp 信号是目前侧扫声呐系统使用的两种主要信号。

为比较两种信号的优劣性，合理选取发射信号以获取最有效的探测信息，首先对原始信号添加白噪声，然后进行匹配滤波处理，对两种信号进行仿真分析發现Chirp 信号在大量程的情况下具有更好的分辨力，最后通过在指定位置添加目标物验证了仿真结果，相较而言Chirp 信号具有更好的应用潜力。

关键词 侧扫声呐;CW 信号;Chirp 信号;对比分析不同的波形对应着不同的信号参数，包括振幅、相位、频谱等等，不同参数组合会产生不同的结果，直接影响到整个声呐系统的性能，因此有必要对声呐信号的波形形成特性进行重点研究，从而根据目的和任务，选择最有利于观测的波形。

目前常规的侧扫声呐发射信号主要有CW（continue wave）和Chirp信号都是窄带高频信号源‘1]。

在20世纪90年代前，侧扫声呐系统设计的声信号还主要以CW脉冲信号作为声源发射信号[2]，但其远程探测能力差。

Chirp 信号源于现代雷达的发展需求，后来在水声领域得到广泛应用[3-4]，能提高声呐系统的探测性能。

为了更直观的了解两种声呐信号的优缺点.对这两种常用的侧扫声呐信号进行了仿真分析。

1 CW信号和Chirp信号匹配滤波1.1 cw信号的匹配滤波CW波是一种单频矩形等幅发射脉冲，作为主动声呐信号可以通过时间函数、频谱函数等对其进行描述和评价[5]。

对声呐信号处理前需区分信号与干扰，用匹配滤波器可以获得最大信噪比[6]，尤其在白噪声背景下仍能检测到正确信号。

CW脉冲信号的数学表达式为：如图1、2所示，添加白噪声后的CW脉冲变化明显，经过匹配滤波器输出后与不加白噪声的输出相比，其相干性基本上没有变化，说明匹配滤波器对白噪声的抑制还是具有较好的效果。

观察匹配滤波器输出信号，峰值高度假设为T，反映了滤波器输入信号的能量。

雷达线性调频信号的脉冲压缩处理一、 设计目的和意义掌握雷达测距的工作原理，掌握匹配滤波器的工作原理及其白噪声背景下的匹配滤波的设计，线性调频信号是大时宽频宽积信号；其突出特点是匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感以及更好的低截获概率特性。

LFM 信号在脉冲压缩体制雷达中广泛应用；利用线性调频信号具有大带宽、长脉冲的特点，宽脉冲发射已提高发射的平均功率保证足够的作用距离；而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲已提高距离分辨率，较好的解决了雷达作用距离和距离分辨率之间的矛盾；。

而利用脉冲压缩技术除了可以改善雷达系统的分辨力和检测能力，还增强了抗干扰能力、灵活性，能满足雷达多功能、多模式的需要。

二、 设计原理1、匹配滤波器原理：在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为)(t x ：)()()(t n t s t x +=其中：)(t s 为确知信号，)(t n 为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为2/No 。

设线性滤波器系统的冲击响应为)(t h ，其频率响应为)(ωH ，其输出响应：)()()(t n t s t y o o +=输入信号能量：∞<=⎰∞∞-dt t s s E )()(2 输入、输出信号频谱函数：dt e t s S t j ⎰∞∞--=ωω)()( )()()(ωωωS H S o =ωωωπωωd e S H t s t j o ⎰∞-=)()(21)( 输出噪声的平均功率：ωωωπωωπd P H d P t n E n n o o ⎰⎰∞∞-∞∞-==)()(21)(21)]([22)()()(21)()(2122ωωωπωωπωωd P H d e S H S N R n t j o o ⎰⎰∞∞-∞∞-= 利用Schwarz 不等式得：ωωωπd P S S N R n o ⎰∞∞-≤)()(212上式取等号时，滤波器输出功率信噪比o SNR 最大取等号条件：ot j n e P S H ωωωαω-=)()()(* 当滤波器输入功率谱密度是2/)(o n N P =ω的白噪声时，MF 的系统函数为：,)()(*o t j e kS H ωωω-=oN k α2= k 为常数1，)(*ωS 为输入函数频谱的复共轭，)()(*ωω-=S S ，也是滤波器的传输函数 )(ωH 。

线性调频信号线性调频信号（Linear Frequency Modulation Signal，LFM）是一种常用的单相（single-tone）通信信号，它的特点是频率发生变化，又称为线性扫频信号。

一、线性调频信号的特点：1. 频率发生变化：线性调频信号的特点是频率发生线性的变化，这种变化可以是瞬时频率的单调递增或单调递减；2. 由连续脉冲组成：线性调频信号是由连续脉冲组成，这些脉冲对应着不同频率；3. 可以传输信息：线性调频信号是一种有效的信号，它可以用来传输数字信号、声音信号和图像信号；4. 易于分析：线性调频信号是一种易于分析的信号，可以用常规的数学方法进行分析；5. 无衍射数据：线性调频信号不受衍射数据的影响，可以传输远距离，传输范围宽。

二、线性调频信号的用途：1. 卫星通信：线性调频信号是卫星通信中比较常用的信号，因为它可以确保在传输过程中数据的可靠性；2. 无线电高空数传控制：线性调频信号还被广泛应用于无线电高空数传控制中，例如，气象站、导弹等的控制；3. 遥控、车载导航：线性调频信号也可以用于遥控、车载导航系统，它可以有效地传输远距离的数据；4. 超声波连接AGV：线性调频信号也可以用于AGV（自动导航车辆）中的超声波连接，用于AGV控制车辆的运动；5. 广播信号：线性调频信号也可以用于广播，例如，电视和无线电节目的广播；6. 脉冲编码技术：线性调频信号也可以用于脉冲编码技术，用于数字信号的传输。

三、线性调频信号的优缺点：1. 优点：（1）由连续脉冲组成，可以容易地传输信息；（2）发射信号的特性比较稳定，不受干扰；（3）传输范围宽，信号可以传输到较远的距离；（4）信号可以进行精确地分析，易于识别和恢复；（5）由于信号为线性，易于模拟和数字化。

2. 缺点：（1）发射信号的特性容易受到可塑性电磁子的影响；（2）受到对象的大小和环境温度的影响，信号的变化会很快；（3）无线电信号受到巨型入侵的干扰。