相控阵雷达信号处理器的FPGA设计与实现

摘要

有源相控阵雷达由于波束指向变化迅速、干扰抑制性能优越和信号处理方式灵活而获得了广泛的应用。雷达信号处理器是有源相控阵雷达的不可或缺的部分。随着DSP和FPGA的运算能力和存储器资源的提高，雷达数字信号处理技术在工程实现领域发展迅速。
　　本文以某有源相控阵雷达为背景，在基于FPGA Kintex7+DSP TMS320C6678结构的雷达信号处理器上，通过FPGA编程实现了信号处理器的相应功能。在高脉冲重复频率脉冲多普勒(HPRF-PD)模式下，在FPGA上完成了和波束宽带信号的匹配滤波和距离跟踪相关处理以及窄带和波束的速度搜索处理;在线性调频脉压(LFM)模式下，完成了和差三通道信号的脉冲压缩以及256个周期的MTD处理;在线性调频连续波(LFMCW)模式下，实现了上扫频周期和下扫频周期差拍信号的FFT处理和64个周期的MTD处理，并通过SRIO高速接口将信号处理数据传送至DSP。
　　在信号处理器的硬件平台上对FPGA各个处理模块的功能进行了调试和验证，并与matlab上处理的结果进行了对比。该FPGA相控阵雷达信号处理模块能够满足实时处理要求，为信号处理器整体功能的实现提供了保证。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的研究背景

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．3 本文的主要内容

2 相控阵雷达信号处理器硬件及其要完成的信号处理任务

2．1 信号处理器硬件平台

2．1．1 Kintex-7系列FPGA

2．1．2 Serial RapidIO接口

2．2 信号处理器要完成的信号处理任务概述

2．3 HPRF-PD模式的信号处理过程

2．3．1 HPRF-PD宽带和波束的距离搜索通道

2．3．2 HPRF-PD窄带和波束的速度搜索通道

2．3．3 HPRF-PD宽带和波束的距离跟踪通道

2．4 LFM模式的信号处理过程

2．4．1 LFM模式下和差三通道回波信号的脉冲压缩

2．4．2 LFM模式下和差三通道回波信号的MTD处理

2．5 LFMCW模式的信号处理过程

3 信号处理功能的FPGA软件设计

3．1 FPGA开发流程

3．2 FPGA信号处理器程序框架

3．3 HPRF-PD模式信号处理模块的FPGA设计

3．3．1 HPRF-PD宽带和波束信号的匹配滤波的FPGA设计

3．3．2 HPRF-PD宽带和波束信号的距离跟踪的FPGA设计

3．3．3 HPRF-PD窄带和波束信号的速度搜索的FPGA设计

3．4 LFM模式信号处理模块的FPGA设计

3．4．1 LFM模式脉冲压缩模块的FPGA设计

3．4．2 LFM模式MTD模块的FPGA设计

3．5 LFMCW模式处理模块的FPGA设计

3．5．1 LFMCW模式FFT模块的FPGA设计

3．5．2 LFMCW模式MTD模块的FPGA设计

3．6 SRIO接口模块的FPGA设计

4 信号处理各FPGA功能模块调试过程和结果分析

4．1 HPRF-PD模式的信处模块调试结果

4．2 LFM模式的信处模块调试结果

4．3 LFMCW模式的信处模块调试结果

4．4 SRIO接口模块调试结果

5 总结与展望

致谢

参考文献