基于FPGA和DSP的雷達模目信號設計
模目信號屬于系統(tǒng)內部的測試信號,所以不需要單獨的插件產生,可以考慮做在信號處理流程比較靠前的插件上,比如DBF插件或者脈壓插件。由于本系統(tǒng)脈壓插件資源有剩余,且對于產生模目信號足夠,所以將模目產生模塊放在脈壓插件上,用到的器件是一片FPGA和一片DS-P,其中FPGA的作用是接收光纖送來的控制字,對DSP發(fā)起中斷并緩存DSP產生的模擬回波,然后在系統(tǒng)時序的同步下將模擬回波送后續(xù)處理;DSP的作用是根據系統(tǒng)控制字信息,在一個FR時間間隔內產生所需要的多波束目標回波,系統(tǒng)實現框圖如圖2所示。本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/150522.htm
系統(tǒng)工作流程為:DBF分機提供系統(tǒng)控制字、時序和外時鐘,其中系統(tǒng)控制字通過光纖送出,每個CPI送一次,時序和外時鐘通過射頻電纜送出。當FPGA收到控制字后,將其緩存于雙口RAM,等到第二個FR,給DSP發(fā)起中斷,通知DSP取走控制字。DSP從控制字中提取CPI代碼、FR代碼、模目距離和模目多普勒等信息。通過CPI代碼可以知道雷達當前發(fā)射的是哪種波形,即哪種線形調頻信號,通過FR代碼可以知道當前脈沖是該相干處理脈沖組中第幾個脈沖,通過模目距離和模目多普勒可以知道系統(tǒng)要求模擬目標所處的距離和相對徑向速度。由于系統(tǒng)控制字已在第二個FR得到,所以在接下來的FR中,DSP只需讀進FR序列號,就不需要再讀控制字。讀FR序列號的目的是為了計算模目由于存在徑向速度而產生的相位,即φd=fd(n-1)Tr,其中:n即為FR序列號;Tr為脈沖重復周期,一旦獲得這些信息,就可以計算模目。在計算模目的過程中,采用了乒乓存儲方式,即當前FR產生下一FR的數據,并存于FPGA的雙口RAM中,等下一FR到來時,延遲到系統(tǒng)控制字所給的模目距離單元所對應的時刻,讀出模目數據即可。為了使目標回波與實際情況一致,要求模目信號在距離和多普勒上都要模糊,由于系統(tǒng)控制字送來的參數是非模糊的,那么轉換方法為:模糊距離=真實距離mod本相干處理脈沖組對應的距離,模糊多普勒一真實多普勒mod本相干處理脈沖組對應的重頻,其中mod為求模,這一過程在DSP中完成。
3 調試過程
調試所用到的分機有:綜合電子分機,送時序和控制字;DBF分機,完成控制字中CPI代碼和FR代碼的填充,并通過光纖將控制字送至DSP分機,本模目信號產生模塊就在DSP分機的脈壓插件上;頻率源,給每個分機提供時鐘;除此之外,還需要一臺直流穩(wěn)壓電源。
系統(tǒng)加電后,DSP初始化完成就處于等待狀態(tài),當有時序和系統(tǒng)控制字送來,DSP就根據控制字的要求產生模目信號,并在時序的同步下將信號送往FPGA,然后再由FPGA送后續(xù)處理。系統(tǒng)設置三個信號采集和觀察點,第一個在DSP上,通過仿真器采集系統(tǒng)控制字以及產生的模目數據,并將該數據和Matlab計算的數據做比較,看是否正確;第二個在FPGA上,通過Quartus自帶的SignalTap工具,觀察產生的模目信號波形,以及該信號經脈壓后的波形,看波形是否為線性調頻信號,點數是否正確,脈壓能否出結果;第三個在DSP插件上,通過在DSP上采集脈壓后的信號,對同一距離單元做FFT,看結果是否在期望的距離單元及期望的頻道上。
下面給出其中一種模擬波束在各信號采集和觀察點的圖形:圖3為DSP計算的模目數據(實部),圖4為SignalTap采集的模目信號(I,Q雙通道),圖5為模目信號經脈壓后的波形,圖6為對脈壓后同一距離單元信號做FFT。
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