基于FPGA的脉冲压缩仿真与实现

2011-07-22 19:42:00来源: 互联网
   

1 引言

    随着现代武器与航天技术的发展,要求雷达应具有高精度、远距离、高分辨力等性能。简单矩形脉冲雷达存在雷达探测能力与距离分辨力之间的矛盾。为解决这一矛盾,大多数现代雷达采用脉冲压缩技术,调制信号频率或相位,从而产生大时宽带宽信号,接收端通过具有匹配滤波器的接收机接收,产生窄时间脉冲,提高距离分辨率。以数字方式实现的脉冲压缩具有可靠性高、灵活性好、可编程、便于应用。因此,这里介绍一种分布式算法实现时域脉冲压缩,它是一种基于查找表的计算方法,通过将各输入数据每一对应位产生的部分积预先相加形成相应部分积,然后再对各部分积累加形成最终结果,从而实现乘加功能。与传统算法(所有乘积产生后,再相加完成乘加运算)相比,分布式算法可极大减少硬件电路规模,易于实现流水线处理,提高电路执行速度。

2 脉冲压缩

2.1 脉冲压缩处理过程


    脉冲压缩处理有时域和频域两种方式。其中.时域处理是由数字有限冲击响应(FIR)实现的过程,即信号与系数的卷积;而频域处理则是先用FFT计算出数字回波信号的频谱S(ω),再将其与匹配滤波器的频响H(ω)相乘,最后进行快速傅里叶反变换(IFFT),得到脉压结果。一般而言,对于大时宽带宽信号,采用频域处理较好;对于小时宽带宽信号,采用时域处理较好。脉冲压缩信号实现方法有:线性调频信号、非线性调频信号和相位编码信号。线性调频信号是通过非线性相位调制或线性频率调制(LFM)来获得大时宽带宽积。与其他脉冲压缩信号相比,它具有匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感的优点。这里采用的LFM信号是由一个匹配滤波器来处理,并具有不同多普勒频移的信号。

    IFM数字脉冲压缩仿真流程包括线性调频(LFM)信号产生、回波信号的模拟、正交相干检波、I/O两路信号低通滤波及抽取、视频信号(零中频)匹配滤波,如图1所示。作为关键部分的匹配滤波器,它是一种线性相位的FIR滤波器,其滤波器系数为发射信号的复共轭,h(n)=x*(N-n),而为了降低旁瓣,一般给系数加上相应权值。

2.2 脉冲压缩处理仿真

    设线性调频信号的载频fo=25 MHz,调制频率带宽B=5MHz,采样频率fs=20 MHz,满足中频采样定理要求,脉冲宽度τ=60μs,目标距离12 km,时间延迟脉冲重复周期为320μs,信号幅度A=l。一个脉冲采样点数为L=Tfs=1 200,线性调频信号的时宽带宽积即脉宽压缩比D=300,则输出脉冲宽度r\'=60μs/300=200 ns。

    由以上参数产生的线性调频信号的目标回波信号,经正交相干检波产生的I/Q两路信号抽取。最后进行匹配滤波的各个过程的MATLAB仿真,脉冲压缩结果如图2所示。从图2看出,脉冲压缩后产生窄脉冲,输出波形具有辛格函数性质.除主瓣外。在时间轴上还有延伸的一串副瓣。另外还可看出.经过海明加权后的第一副瓣比主瓣下降约40 dB,而主瓣宽度也相应拓展,比没有加权的脉冲压缩结果理想许多。

3 逻辑设计和仿真

3.1 分布式算法的硬件结构


    根据分布式算法原理得出采用FPGA实现的分布式算法的硬件结构,如图3所示。

    图3中N为该模块的滤波器阶数,那么DALUT有2N个存储单元,如果滤波器抽头数过多,查找表规模随抽头数的增加成指数递增。因此实现高阶滤波器时,要分割查找表。因为卷积运算是线性的,所以在将每个子表的输出相加可得到总输出。逻辑设计是基于Altera公司的Stratix系列FPGA为平台,在OuartusII软件中利用VHDL语言和原理图进行逻辑设计。

[1] [2]

关键字:脉冲压缩仿真  FIR滤波器  Stratix

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0722/article_2329.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
脉冲压缩仿真
FIR滤波器
Stratix

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved