雷达原理实验

雷达原理实验说明-1-距离编码器设计一、实验目的1)掌握单目标、多目标距离编码器的原理2)掌握距离编码器的硬件实现方法3)熟悉QuartusII软件使用二、实验内容设计单脉冲距离编码器，满足以下要求：雷达为单脉冲雷达，脉冲重复频率PRF=100KHz（10us）；脉冲宽度=0.1us；收发开关转换时间为0.2us；计数时钟频率f=20MHz（周期0.05us），要求实现45m～1.2km之内的距离编码，距离精度7.5m。雷达距离分辨率为152101.01032R68cm；雷达最小作用距离45210)2.01.0(103R68minm；雷达最大作用距离150021010103R68maxm，考虑扫描消隐时间，取1.2km。每一个计数时钟对应的距离为5.721005.010368m，由最大作用距离和计数时钟频率，则可以决定计数N的范围：1605.71200N，利用二进制数据来表示的话，需要8位二进制数据（0-255）。NNR21521020110368最终输出距离的测算：得到N之后，需要乘以每个时钟对应的距离，即NR5.7。要求设计相应的波形输入文件，使输出结果分别是1125m和135m。三、设计原理雷达原理实验说明-2-图1单脉冲编码器实现框图图2波形示意图将发射机耦合过来的发射脉冲作为启动脉冲，回波脉冲作为结束信号，记录在此期间的计数脉冲数，然后由每个脉冲对应的实际距离，则可以计算出目标的实际距离。四、Quartus使用说明雷达原理实验说明-3-图3Quartus设计流程使用QuartusII图形用户界面的基本设计流程：1.使用NewProjectWizard(File菜单)建立新工程并指定目标器件或器件系列。2.使用TextEditor建立VerilogHDL、VHDL或Altera硬件描述语言(AHDL)设计。根据需要，使用BlockEditor建立表示其他设计文件的符号框图，也可以建立原理图。还可以使用MegaWizard®Plug-InManager(Tools菜单)生成宏功能模块和IP功能的自定义变量，在设计中将它们例化。3.使用Analysis&Synthesis对设计进行综合。4.使用Fitter对设计进行布局布线。5.使用PowerPlayPowerAnalyzer进行功耗估算和分析。6.使用TimingAnalyzer对设计进行时序分析。7.使用Simulator对设计进行时序仿真。8.使用Assembler为设计建立编程文件。9.使用编程文件、Programmer和Altera硬件对器件进行编程;或将编程文件转换为其它文件格式以供嵌入式处理器等其它系统使用（有些软件为未破解文件，不能生成pof文件）。五、参考设计雷达原理实验说明-4-图4单脉冲编码器仿真框图VCCclkINPUTVCCstartINPUTVCCstopINPUTVCCreadINPUTd[7..0]OUTPUTPRNCLRNKJQJKFFinst1upcounterclockaclrq[7..0]lpm_counter0instAND2inst3CLRNDPRNQDFFinst415Unsignedmultiplicationdataa[7..0]result[11..0]lpm_mult0inst2r_out[10..0]OUTPUTDFFdata[7..0]clockaclrq[7..0]lpm_dff0inst5r[11..0]r[11..1]雷达原理实验说明-5-图5仿真结果示意图六、思考1、如何提高单脉冲距离编码的精度，减小误差？2、对单脉冲距离编码器进行改进，实现多脉冲距离编码器的设计。VCCpulseINPUTVCCclkINPUTVCCreadINPUTn[7..0]OUTPUTout[10..0]OUTPUTAND2inst115Unsignedmultiplicationdataa[7..0]result[11..0]lpm_mult0inst4PRNCLRNKJQJKFFinstCLRNDPRNQDFFinst5DFFdata[7..0]clockaclrq[7..0]lpm_dff0inst3out1[11..0]VCCrecieverINPUTupcounterclockaclrq[3..0]lpm_counter0inst6re_num[3..0]OUTPUTout1[11..1]coutOUTPUTupcountermodulus250clockaclrq[7..0]coutlpm_counter0inst2多目标距离编码器设计单脉冲距离编码器，满足以下要求：雷达为单脉冲雷达，脉冲重复频率PRF=10KHz（10us）；脉冲宽度=1us；收发开关转换时间为0.2us；计数时钟频率f=20MHz（周期0.05us），要求实现200m～12km之内的距离编码，距离精度75m。雷达距离分辨率为15021011032R68cm；雷达最小作用距离180210)2.01(103R68minm；雷达最大作用距离15000210100103R68maxm=15km，雷达原理实验说明-6-每一个计数时钟对应的距离为5.721005.010368m，由最大作用距离和计数时钟频率，则可以决定计数N的范围：20005.715000N，利用二进制数据来表示的话，需要8位二进制数据（0-255）。最终输出距离的测算：得到N之后，需要乘以每个时钟对应的距离，即NR5.7。要求设计相应的波形输入文件，使输出结果分别是11.25m和13.5m。VCCclkINPUTVCCstartINPUTVCCstopINPUTVCCreadINPUTPRNCLRNKJQJKFFinst1AND2inst3CLRNDPRNQDFFinst4NOTinst7upcounterclockaclrq[10..0]lpm_counter0instDFFdata[10..0]clockaclrq[10..0]lpm_dff0inst515Unsignedmultiplicationdataa[10..0]result[14..0]lpm_mult0inst2r[14..0]r[14..1]r_out[13..0]OUTPUTd[10..0]OUTPUTd[10..0]