一.研究目的及意义
超短脉冲测量运用在工业、雷达测距、电子示波器等诸多领域。然而普通的超短脉冲信号的回波信号的脉宽一般为几十纳秒。超短脉冲信号的不失真采集和存储是提高回波重构精度和信噪比的前提。在超短脉冲信号采集的过程中，信号可以通过多种方式进行处理，如使用高速ADC或使用多个低速ADC构建高速采样速率。其中高速adc不仅价格昂贵，而且具有一定的技术垄断。采用多台低速adc通过时钟分布逻辑实现高速采样，有效提高了实时采样频率。但是通道间的系统抖动会造成时间偏差，使得每个ADC难以获得稳定准确的采样序列，导致采样不均匀。所以运用单个ADC进行多脉冲合成来对超短脉冲进行重构的研究尤其重要。

二． 国内外研究现状
时域里面的实时脉冲测量一直是一个被广泛研究的学科。但是受制于普通模拟-数字转换器的采样频率在香浓采样定理下的限制，人们并不能轻易的对超短脉冲信号进行实时采集。在这样的情况下，国内外的学者就提出了用多脉冲合成的方法。这种方法一经推出，就被广泛用于数字示波器，视觉处理以及测距雷达系统等领域中。
美国的著名示波器厂商Lecroy在其示波器Wavemaster中就加入了一个运用多脉冲合成超短脉冲的方法，来采集超短脉冲高频信号的功能，此功能利用高频信号的周期性，以牺牲更多时间为代价，采集超短脉冲各个周期不同的点来重构出一个完整的周期信号。同时在德国日本一些知名的汽车公司中，都在自动驾驶等技术中广泛采用激光雷达等技术。通过发射激光光束来探测目标，并通过搜集反射回来的光束来形成点并获取数据，这些数据经光电处理后可生成为精确的三维立体图像。采用这项技术，可以准确的获取高精度的物理空间环境信息，测距精度可达厘米级。这项技术同样是对超短脉冲的回波信号进行多脉冲合成的高精度重构从而进行数据处理以及分析。
国内学者，成都大学的杨扩军曾在期刊上上发表了一篇用时间延长的方法来对超短脉冲信号进行测量。华中科技大学电子与信息工程系的黄健也在华中科技大学的学报上面发表了一篇论文来描述一种高速顺序采样的方法。
然而，使用多脉冲来高精度回波重构的方法，任何的定时抖动或者触发点的位置误差，都会造成采样点的采样位置有相位误差，这就会对重构的回波信号的精度造成影响，因此有必要来研究设计出避免这种误差的方法。随着各个领域对超短脉冲测量的需求逐渐增多，以及普通模拟-数字转换器的采样频率限制，运用多脉冲高精度重构超短脉冲信号的社会效益和经济效益无疑都是巨大的。

2. 研究的基本内容与方案

一.研究的基本内容
1）了解超短脉冲采样的基本难题；
2）研究发射脉冲调制时序与重构算法；
3）研究回波降噪的基本方法。

二.研究的基本目标
此毕业设计研究的基本目标为，用verilog硬件设计语言在FPGA中利用其内置的时钟信号调制一个可以人为设定用以满足调制需求的周期发射脉冲。发射脉冲发射并产生超短脉冲的回波信号后，通过FPGA，给普通的低频模拟-数字转换模块周期的采样信号。模拟-数字转换模块在超短脉冲回波信号中的多个周期信号中进行信号的采集，然后再用这些采集到的点进行脉冲信号的重构，高度还原出超短脉冲的一个具有周期性的波形。由于在信号的传播工程中，会有很多的噪声信号进行干扰，其中主要的噪声源为白噪声，这些干扰会对重构的超短脉冲波形的精度造成影响。于是在此毕业设计中，拟在通过数据累加的方法来减少这种噪声的干扰，来提升重构超短脉冲波形的精度和准确性。

三.拟采用的技术方案即措施
1.调制发射脉冲
用FPGA中的时钟信号产生4组相位相差90度的倍频时钟信号，通过程序设定，一定的计数后，从一个时钟信号转换到另一个时钟信号上计数，从而可以在精确的时间周期内触发一次脉冲。

2.超短脉冲信号的采集
首先用顺序采样法进行超短脉冲采样，用采样周期为L的ADC对超短脉冲信号的一个周期T进行采样，采样了n-1次，第n次采样就会进入到超短脉冲的信号的第二个周期，此采样点距离信号的触发位置为△。以此类推，直到ADC对信号采样了m个周期，此时采样点与第一个采样点重合。这样就可以通过多个周期采集到一个完整的波形。

3.超短脉冲的高精度的重构
1）发射脉冲的j间隔进行调制
2）用普通ADC对超短脉冲信号进行采样点，获得采样点a1、a2、……、an
3)用这n个点进行超短脉冲信号的重构