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《南京航空航天大学》 2007年
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基于FPGA的雷达信号侦察数字接收机关键技术研究

王旭东  
【摘要】: 随着信号处理技术的进步和电子技术的发展,雷达信号侦察接收机逐渐从模拟体制向数字体制转变。软件无线电概念的提出,促使雷达侦察接收机朝大带宽、全截获方向发展,现有的串行信号处理体制已经很难满足系统要求。FPGA器件的出现,为实现宽带雷达信号侦察数字接收机提供了硬件支持。 本文结合FPGA芯片特点,在前人研究基础上,从算法和硬件实现两方面,对雷达信号侦察数字接收机若干关键技术进行了研究和创新,主要研究内容包括以下几个方面。 1)给出了基于QuartusII/Matlab和ISE/ModelSim/Matlab的两种FPGA设计联合仿真技术。这种联合仿真技术,大大提高了基于FPGA的雷达信号侦察数字接收机的设计效率。 2)给出了一种基于FFT/IFFT的宽带数字正交变换算法,并将该算法在FPGA中进行了硬件实现,设计可对600MHz带宽内的输入信号进行实时正交变换。 3)提出了一种全并行结构FFT的FPGA实现方案,并将其在FPGA芯片中进行了硬件实现,设计能够在一个时钟周期内完成32点并行FFT运算,满足了数字信道化接收机对数据处理速度的要求。 4)提出了一种自相关信号检测FPGA实现方案,通过改变FIFO长度改变自相关运算点数,实现了弱信号检测。提出通过二次门限处理来消除检测脉冲中的毛刺和凹陷,降低了虚警概率,提高了检测结果的可靠性。 5)在单通道自相关信号检测算法基础上,提出采用三路并行检测,每路采用不同的相关点数和检测门限,再综合考虑三路检测结果,得到最终检测结果。给出了算法FPGA实现过程,并对设计进行了联合时序仿真,提高了检测性能。 6)给出了一种利用FFT变换后的两根最大谱线进行插值的快速高精度频率估计方法,并将该算法在FPGA硬件中进行了实现。通过利用FFT运算后的实/虚部最大值进行插值,降低了硬件资源消耗、缩短了运算延迟。 7)结合4)、5)、6)中的研究成果,完成了对雷达脉冲信号到达时间、终止时间、脉冲宽度和脉冲频率的估计,最终在一块FPGA芯片内实现了一个精简的雷达信号侦察数字接收机,并在微波暗室中进行了测试。
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