基于FPGA的雷达数字化接收机方法研究及实现

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在当今高速信号处理技术中,DSP+FPGA方式是目前比较先进的实现途径和有效解决手段。现场可编程逻辑阵列(FPGA)是一种由用户自行配置的高密度通用数字集成芯片,具有小型化、低功耗、可编程、数字化和快速方便实用的特点。FPGA适合完成高效、算法固定的任务;DSP适合完成结构复杂的算法。本文中的雷达信号处理和控制系统就是采用DSP+FPGA的方式。信号处理系统采用的是Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列vc2v3000FPGA芯片和多片AnalogDevices公司的TigerSHARCTS101的硬件电路结构。  随着高速AD变换和DSP技术的发展,数字中频接收技术将是提高现代雷达性能的重要技术之一。模拟正交接收机由于受模拟电路的限制,其IQ幅相误差较大,而IQ的幅相误差会严重影响雷达的整机性能,为改善IQ两路信号的正交质量,往往需要进复杂的校正处理。数字中频技术利用中频直接采样,经过数字信号处理获得视频IQ信号,其具有IQ镜像抑制比高、线性动态范围大、体积小、重量轻、一致好等优点,是现代高性能雷达的发展方向。本文采用高精度的ADC芯片完成中频采样,采用多相滤波的方式实现直接数字正交。  本文主要内容是:基于FPGA+DSP的雷达信号处理板,设计完成单脉冲雷达三路中频信号数字化处理系统的研制。本文基于FPGA提出了两种雷达中频信号数字化处理设计与实现方案,且完成两种方案的设计与实现,以便于两种设计方案的性能对比。  首先根据设计要求和FPGA芯片资源论证了雷达中频信号数字化处理的方法研究与设计方案。  然后详细阐述了雷达中频信号数字化处理两种设计方案的FPGA设计结构,并对两种设计方案各个分模块的功能和接口进行了详细的介绍和分析。对FPGA工程的时序约束做了详细的介绍。  最后以不同频率和幅度的正弦信号为测试信号,在信号处理硬件开发板上进行两种设计方案的功能测试,且对测试结果进行性能分析,并对雷达中频信号数字化处理的结果数据进行量化误差分析。
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