伪码调相测距技术：原理与应用

"这篇硕士论文深入探讨了伪码调相测距技术，涵盖了伪码序列的性质、生成、调制与解调原理，以及相关检测方法。通过Verilog语言设计了基于 FPGA 的 m 序列生成器，并实现了以混频器为核心的调制解调电路，实测结果符合系统需求。此外，论文还讨论了利用可变延时进行距离测量的方案。" 正文: 在无线通信和雷达系统中，伪码调相信号的原理是关键的技术之一，特别是在测距应用中。本文将围绕标题和描述中的知识点展开详细讨论。 1. **伪码调相测距技术** 伪码调相测距是一种利用伪随机码调制信号来确定目标距离的方法。这种技术通常用于雷达系统和引信装置，能够提供高精度的距离信息。其工作原理基于发射端和接收端的伪码同步，通过比较接收到的信号与本地生成的伪码的相位，计算出信号往返时间，从而得到目标距离。 2. **BPSK调制原理** BPSK（Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控）是一种常用的数字调制方式。在描述中提到，载波信号由`cos(ωct+φ)`表示，其中`ωc`是载波频率，`φ`是载波初相位。基带信号`I(t)`是一个二元信号，根据概率`p`和`1-p`在+1和-1之间变化。BPSK调制是通过改变载波相位来编码基带信号，如式(3.1.2)所示，信号被调制为`±cos(ωct+φ)`，相位翻转取决于基带信号的符号。 3. **伪码序列的性质** 伪码序列，特别是m序列，具有优良的统计特性，如自相关性和互相关性低，可用于提高信号的抗干扰能力和测距精度。它们通常具有长周期、伪随机性和良好的自相关峰，这些特性使得在信号处理中能够实现精确的同步和解调。 4. **伪码序列的产生** 使用FPGA（Field Programmable Gate Array）可以实现伪码序列的硬件生成。Verilog是一种硬件描述语言，通过它编写的程序能够在FPGA上实现m序列的实时生成，确保了测距系统的快速响应和灵活性。 5. **调制与解调** 描述中的论文提到了以混频器为核心的调制和解调器设计。混频调制是将伪码调制信号与本地产生的伪码信号混合，通过相位比较来提取信息。解调过程则是逆过程，恢复原始的基带信号。 6. **相关检测** 在伪码调相测距系统中，相关检测是至关重要的步骤。通过比较接收到的信号与本地伪码的相位相关性，可以确定信号的到达时间，进而计算出目标距离。采用可变延时的方法可以调整本地伪码的相位，以优化匹配并提高测距精度。 7. **系统实现** 论文指出，设计的调制解调电路经过实测，满足了系统要求。这表明，通过简化电路结构，如采用混频调制解调，不仅降低了复杂性，还能保持性能的稳定。 伪码调相测距技术结合了BPSK调制、伪码序列的特性和数字信号处理，提供了一种高效、精确的测距手段。在FPGA上实现的伪码生成和调制解调电路设计，进一步优化了系统的实用性和性能。