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宽带实时脉冲压缩技术研究与实现

曹俊文  
【摘要】: 脉冲压缩技术很好地解决了雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾,在工程上有着广泛的应用前景和实用价值。随着集成电路技术的飞跃发展,特别是FPGA技术在数字信号处理领域应用的深入和发展,为雷达信号的数字化处理奠定了坚实的基础,研究大时宽带宽积的实时数字脉冲压缩技术成为当前雷达信号处理领域的热门话题。 目前国内研制的大时宽带宽积的实时数字脉冲压缩系统大都采用以DSP为主,多片并行的实现方式,具有结构复杂、体积庞大、扩展性差等不足,不能满足雷达系统小型化的要求。本课题的研究内容是研制小型化、高精度、扩展性强的宽带实时数字脉冲压缩处理系统。 本文首先介绍线性调频脉冲压缩技术的相关理论;分析了线性调频信号的时域和频域特性,脉冲压缩的实现原理,以及提高脉压主旁瓣比的距离旁瓣抑制技术;随后结合系统的指标要求,比较了本系统采用时域和频域脉压处理技术的优劣,提出了基于200M高速AD数据采集和单片Vertex4系列FPGA为数字信号处理平台的频域脉压实现方案,并用Matlab仿真验证了方案的可行性,实现了系统小型化以及可扩展性强的设计要求。数据采集部分采用了ADI公司的高速高精度的AD芯片AD9430进行了数字采样,并通过高速差分低压传输方式LVDS接口将采样数据送至Xilinx公司的FPGA芯片XC4VSX35进行频域脉压处理。文中结合系统指标,从总体上对系统方案和硬件平台的选择作了论证与说明;详细分析200M高速采样和传输的设计要点,重点讨论了基于FPGA平台采用块浮点技术FFT算法流程以及脉压处理时间与芯片资源的平衡问题,讨论了芯片资源的分时复用技术以及提高系统处理频率的技术路径,最后分析了系统性能并给出了测试结果。 本文研究的宽带实时数字脉冲压缩系统作为预研项目达到了预期的要求,为下一步在工程实践中的应用积累了技术基础。


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