基于FPGA的LFMCW太赫兹成像系统的建模与仿真

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采用连续太赫兹成像技术,设计了基于FPGA的线性调频连续波(LFMCW)雷达系统,利用System Generator,对系统中基于FPGA的数字信号处理部分进行了仿真研究和设计。通过比较两种主流的太赫兹成像技术即脉冲太赫兹成像技术和连续太赫兹成像技术的优缺点,在仅需要获得被测物体轮廓信息的前提下,选择了连续太赫兹成像技术,此结构具有成像简单、成本低的优势。在LFMCW雷达机制的指导下,使用“差拍-傅里叶”结构进行雷达接收机设计,并且采用锯齿波对太赫兹信号进行调频。经过理论推导:发射的太赫兹信号经被测物体反射的回波信号与本振信号混频处理后得到的差拍信号,其频率仅与被测物体的距离有关。对差拍信号进行采样得到数字信号,经过FFT变换得到的频谱分布,信号的频率可以用来计算被测物体的距离,信号的幅值与定标幅值进行比较后进行灰度值的量化,进而得到被测物体的灰度信息。在Matlab/Simulink环境下,利用System Generator for DSP FPGA模块化开发工具,对系统架构中能够使用FPGA实现的各个模块进行模型的分析、设计和仿真,同时将生成的硬件仿真模型下载到FPGA开发板进行硬件协同仿真,仿真结果验证了设计功能的正确性。
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