基于FPGA的雷达信号处理板设计与实现

基于CPCI总线,使用FPGA实现了雷达信号处理板的设计与实现。实现数字下变频,大时宽带宽积数字脉冲压缩以及FFT等通用雷达信号处理功能。最后给出了数字下变频和大时宽带宽积数字脉冲压缩在某雷达系统中的测试结果,测试结果满足系统要求。     

OFDM雷达信号的宽带模糊函数性能分析

OFDM(正交频分复用)雷达是近年来兴起的一种新体制雷达。由于其具有大时宽带宽积、良好的抗干扰性能、较高的频谱利用率和易于数字化处理等诸多优点近年来备受关注。OFDM雷达信号属于大时宽带宽积信号,在运用窄带模糊函数分析时具有一定的局限性,首先给出了OFDM雷达信号的回波模型,在此基础上推导出信号的宽带模糊函数表达式,分析了OFDM雷达的时频分辨性能。分析表明,OFDM信号具有近似图钉型的模糊函数,该结果可用于OFDM雷达系统的设计分析。     

FDM雷达信号的宽带模糊函数性能分析

OFDM(正交频分复用)雷达是近年来兴起的一种新体制雷达.由于其具有大时宽带宽积、良好的抗干扰性能、较高的频谱利用率和易于数字化处理等诸多优点近年来备受关注.OFDM雷达信号属于大时宽带宽积信号,在运用窄带模糊函数分析时具有一定的局限性,首先给出了OFDM雷达信号的回波模型,在此基础上推导出信号的宽带模糊函数表达式,分析了OFDM雷达的时频分辨性能.分析表明,OFDM信号具有近似图钉型的模糊函数,该结果可用于OFDM雷达系统的设计分析.     

一种宽带数字T/R组件的设计与实现

提出了一种L波段宽带数字T/R组件的设计方案和实现方法,该方案结合DDWS技术和正交调制技术来产生宽带雷达信号,通过Gbit光纤实现宽带数字T/R组件与雷达主机的数据传输,用一片FPGA完成整个组件的控制。宽带数字T/R组件的参数为中心频率1300 MHz、带宽100 MHz。     

基于高频电磁散射理论的电大复杂目标宽带雷达回波快速计算方法

采用高频电磁散射理论,准确模拟复杂电大尺寸目标的大时宽大带宽雷达回波,计算量是非常庞大的。针对这一问题,提出一种将弹跳射线法和等效边缘电磁流方法与宽带雷达信号处理方法相结合,能够快速准确计算复杂目标宽时宽带雷达回波信号的新方法,并通过算例验证了方法的准确性和高效性。     

宽带雷达回波的高频电磁散射快速算法

提出一种将射弹跳射线法和等效边缘电磁流法与线性调频信号雷达信号处理过程相结合的高频电磁散射算法,该算法能够快速准确计算复杂电大尺寸目标的大时宽带宽雷达回波信号.利用宽带雷达回波计算结果,获得了目标的一维距离像和二维ISAR成像,验证了方法的正确性.     

基于单比特量化的噪声雷达系统与处理方法

噪声雷达通过发射随机信号探测目标信息,具备低截获概率与良好的电子对抗性能,但随机信号引入的高距离旁瓣会严重影响系统动态范围。通常采用大时宽带宽积信号来降低噪声雷达的旁瓣水平,但会引起采样率和数据量的增加。单比特量化能够降低高速采样器件的难度,同时降低数据存储设备负担。文中设计并构建了单比特噪声雷达实验系统,介绍了系统方案与信号处理方法,开展了实际点目标的距离成像实验,并基于真实实验数据分析了时间宽度对距离旁瓣水平的影响。实验结果表明：对于大时宽带宽积的噪声雷达,通过采用单比特技术能够在保持动态范围不变的同时大幅降低数据量。     

宽带DDS设计与实现

介绍了直接数字合成器(DDS)原理。针对传统DDS工作频率低,瞬时带宽窄,杂散大等缺点,讨论了基于现场可编程门阵列(FPGA)的并行处理技术设计宽带DDS,利用高速数/模转换器(DAC)和大规模现场可编程门阵列(FPGA)实现了宽带DDS模块的设计,在宽带干扰机、宽带雷达信号波型产生器设计等领域具有广泛的应用前景。     

基于CSD方法滤波器的FPGA优化设计

在高速信号处理中，特别是在大时宽带宽积条件下，高速雷达信号的数字正交采样和脉冲压缩包含大量的乘加运算，运算量非常大，使用DSP芯片实现需多片处理完成，使系统的工作延迟大、成本高、功耗大、调试困难。文中采用CSD（Canonic Signed—Digital）算法的思想，实现数字正交采样和脉冲压缩滤波器算法优化，可显著降低运算量，使用可编程逻辑器件迅速快捷完成系统的硬件设计，并用Ahera公司的FPGA芯片进行了验证，最后给出了结果比较和分析。     

一种高效侦探一体处理架构

提出一种高效侦探一体处理架构,可使用宽带侦察设备的部分子带实现雷达探测功能。利用侦察设备的宽带FFT检测功能对窄带信号进行高效下变频,实现侦察功能和雷达探测功能对宽带前端、宽带AD和部分FPGA的资源共享,对从事侦探一体设计的技术人员有一定参考价值。     

高分辨一维距离成像技术在某地面雷达的实现

介绍了高分辨一维距离成像技术在某雷达的实现。基于现有并行处理结构的ADSP21060硬件平台,对大带宽时宽信号进行频域脉压,得到一维高分辨距离像。实验结果表明,该实现可较好地分辨密集编队飞行的目标架次和识别机型的大小,为开展地面雷达的ISAR成像和自动目标识别奠定了基础。     

基于FPGA的参数化时域脉冲压缩IP核的设计

数字脉冲压缩技术在现代雷达中已得到广泛应用，但不同雷达的参数各不相同，脉压处理电路也各不相同，因而使脉压电路的通用性甚差。该文介绍了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的参数化时域脉；中压缩IP核的设计方法。用该方法设计的脉冲压缩IP核通过参数化方式．使电路能适应脉冲压缩工作模式数、最大处理点数、输入数据率、数据／系数的宽度、乘法器流水级数及各种工作模式的对称性的改变，从而使脉压电路的通用性大为增强。     

Suppression of sidelobes in rectangular linear FM pulse compression radar

Application of a cubic phase predistortion function to the rectangular transmitted pulse significantly reduces the peak time side-lobe level of Hamming weighted linear FM pulse compression radars with time-bandwidth (TB) products less than about 60 and yields a more rapid falloff of far sidelobes.     

基于CSD算法的高阶FIR滤波器优化设计

在通信或雷达领域的高速实时信号处理中，通常包含大量的高速高阶FIR滤波器的设计。例如在雷达信号处理中，要进行数字正交采样和脉冲压缩器的设计，要求滤波器速率高，阶数大，运算量非常大。若使用DSP芯片则需多片处理完成，使得系统的工作延迟长、成本高、功耗大、调试困难。该文根据CSD（Canonic Signed—Digital）算法的思想，实现了高阶高速FIR滤波器的优化设计。该算法可显著降低算法的运算量，可用可编程逻辑器件迅速快捷地完成系统的硬件设计。文中举例用Altera公司的FPGA来实现数字正交采样和脉冲压缩滤波器算法优化，进行了实验验证，最后给出了结果比较和分析，证明这对基于FPGA的高阶FIR滤波器的设计有实际意义。     

舰载大时宽脉冲压缩雷达编队抗干扰技术

研究了大时宽脉冲压缩体制雷达同频干扰的干扰特点,着重分析了脉间随机相位LFM信号的相关特性。针对大时宽脉压固态发射雷达的特点,提出了新的雷达抗同频干扰信号处理方法,并对舰船编队综合抗同频干扰的方法进行了总结。     

基于脉冲压缩的高频超声信号实时增强系统

高频超声成像具有高分辨率的优点,但其衰减速度过快导致探测深度过浅。编码脉冲压缩可以解决高频超声纵向分辨率和探测深度的矛盾。利用FPGA设计了一个线性调频脉冲的发射和实时压缩系统,通过发射大时宽-带宽积的线性调频脉冲来保证信号的能量,从而提高探测深度,在接收端通过脉冲压缩获得窄脉冲保证分辨率。实验表明,中心频率为10 MHz和50 MHz的高频超声回波信号,经过脉冲压缩以后的分辨率分别为0.3 mm和41 μm,旁瓣水平分别为48 dB和37 dB,信噪比分别提高15 dB和10 dB。     

LFM信号的部分相关数字脉压分析

线性调频脉冲是现代雷达系统中常用的一种重要的大时宽-带宽积信号。文中对LFM信号在部分相关情况下的数字脉冲压缩进行了理论推导,并将其与完全相关数字脉压的情况进行对比,分析了时延特性、压缩比、主副瓣比和主瓣宽度等压缩性能参数。在基于实用的情况下,提出了两种解决方法,其中一种通过硬件时序设计完成,另一种则是进行软件拼接。通过在实际雷达系统中的应用表明这两种方法都是切实可行的。     

一种正交随机相位编码的新型汽车脉冲雷达

相比遥感雷达,汽车雷达探测距离为0–1000 m近距离的车辆及行人等目标。常规的单天线汽车脉冲雷达通常发射纳秒级的短脉冲以实现近距目标的高分辨率探测。但在工程上实现纳秒级的高功率发射信号是非常困难的并需要很高的成本。另外,现有的汽车雷达存在空间角度分辨率低、点目标脉冲响应函数旁瓣高及汽车雷达间 相互强干扰的瓶颈问题。为克服这些难题,论文首先提出双天线脉冲雷达技术,使得雷达在测量发射大时宽脉冲信号成为可能。其次,通过数字波束形成技术实现高的空间分辨率,运用脉冲压缩技术实现距离向高分辨率,采用脉冲多普勒技术计算得到高分辨率的径向速度场。最后,为克服点目标脉冲响应函数旁瓣效应及汽车雷达间相互干扰的问题,提出了一种新的随机相位编码雷达信号。采用提出的雷达信号,汽车雷达间的强干扰可被有效抑制,并且在不损失信噪比的情况下,雷达的点目标脉冲响应函数的峰值旁瓣比可达–45 dB。大量的数值仿真实验验证了提出方法的有效性及先进性。      

The IMCON Pulse Compression Filter and Its Applications

The IMCON is a reflection-mode dispersive delay line capable of high performance in large time-bandwidth product pulse compression systems. As developed in this paper, the unique characteristics of the IMCON are obtained by reflection from a double grating array that is applied to the surface of a strip. Current models of the device have center frequencies in the 4-30-MHz range with bandwidth up to 15 MHz, dispersion to 320 /spl mu/s time sidelobes on the order of --40 dB (with equalization), and other spurious signals at least 70 dB below the compressed output. The characteristics of IMCON operation are developed from a consideration of the device's transfer function. In particular, the IMCON'S high linearity and low sensitivity to fabrication and propagation problems are shown to be due to a unique error rejection effect. By comparison, the error rejection characteristics of single grating and dispersive transducer devices are found to be inferior to the IMCON. Data derived from operating pulse compression systems are utilized to demonstrate the low time sidelobe and high time-bandwidth capability of the IMCON.