本文關(guān)鍵詞：沖擊型探地雷達的設(shè)計與研究　出處：《長江大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 探地雷達 超寬帶脈沖源 FPGA 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 延時芯片

【摘要】：探地雷達是一種有效的無損探測儀器,在地質(zhì)勘探方面具有廣泛的應(yīng)用前景。在探地雷達的各種體制結(jié)構(gòu)中,沖擊型探地雷達因其結(jié)構(gòu)簡單、探測效果良好等特點而被廣泛采用。本文主要圍繞沖擊型探地雷達的脈沖源和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)展開研究。為了簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的性能,降低系統(tǒng)的功耗,提出了一種基于FPGA和MCU架構(gòu)的設(shè)計方案。該方案以FPGA作為主控芯片,MCU輔助系統(tǒng)通信和功耗控制,既保證了系統(tǒng)良好的工作性能,又具有出色的低功耗特性。沖擊型探地雷達的發(fā)射機需要一個高功率的超寬帶脈沖。系統(tǒng)采用了雪崩三極管設(shè)計方案實現(xiàn)超寬帶脈沖。在分析了雪崩三極管的擊穿特性的基礎(chǔ)上,設(shè)計并制作了雙極性脈沖源電路。實驗測試,該電路輸出脈沖最大幅度可達到100V,脈沖寬度為7ns。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用等效采樣的設(shè)計方案。為了回避高速采樣門的設(shè)計,等效采樣采樣選用了可控延時器配合寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的思想,其中,可編程延時器選用MC100EP196,模數(shù)轉(zhuǎn)換器選用AD9629。MC100EP196的最小延時步長為10ps,所以,理論上該系統(tǒng)的等效采樣率可達到100GSa/s。在該部分的設(shè)計中,(1)在詳細說明等效采樣原理的基礎(chǔ)上,分析了系統(tǒng)方案的可行性;(2)等效采樣的控制系統(tǒng)由FPGA設(shè)計。通過FPGA的高速邏輯設(shè)計,調(diào)節(jié)采集時鐘的精延時和粗延時,以及發(fā)射觸發(fā)脈沖和采樣時鐘的同步,實現(xiàn)了雷達回波的數(shù)據(jù)采集;(3)設(shè)計了前端保護電路,該電路采用二極管限幅電路,允許輸入端輸入最高脈沖達到近100V。這樣采集系統(tǒng)可用于收發(fā)一體的天線系統(tǒng)。(4)利用STM32F103作為雷達的電源管理模塊,在長時間接收不到工作命令或者收到待機命令時,切斷發(fā)射機和數(shù)據(jù)采集模塊的電源,實現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗。為了檢驗系統(tǒng)的性能,對系統(tǒng)進行了系列測試。其中包括時鐘信號完整性的測試,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測試。根據(jù)測試結(jié)果和采集回波的效果圖可知,該方案能夠?qū)崿F(xiàn)對較低頻探地雷達回波的采集,等效采樣率為20GSa/s時,測試效果良好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN959

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本文編號：1349681