基于FPGA和DSP的雷達模目信號設計

系統工作流程為：DBF分機提供系統控制字、時(shí)序和外時(shí)鐘，其中系統控制字通過(guò)光纖送出，每個(gè)CPI送一次，時(shí)序和外時(shí)鐘通過(guò)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(gè)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(guò)CPI代碼可以知道雷達當前發(fā)射的是哪種波形，即哪種線(xiàn)形調頻信號，通過(guò)FR代碼可以知道當前脈沖是該相干處理脈沖組中第幾個(gè)脈沖，通過(guò)模目距離和模目多普勒可以知道系統要求模擬目標所處的距離和相對徑向速度。由于系統控制字已在第二個(gè)FR得到，所以在接下來(lái)的FR中，DSP只需讀進(jìn)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(chǎn)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(guò)程中，采用了乒乓存儲方式，即當前FR產(chǎn)生下一FR的數據，并存于FPGA的雙口RAM中，等下一FR到來(lái)時(shí)，延遲到系統控制字所給的模目距離單元所對應的時(shí)刻，讀出模目數據即可。為了使目標回波與實(shí)際情況一致，要求模目信號在距離和多普勒上都要模糊，由于系統控制字送來(lái)的參數是非模糊的，那么轉換方法為：模糊距離=真實(shí)距離mod本相干處理脈沖組對應的距離，模糊多普勒一真實(shí)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(guò)程在DSP中完成。

3 調試過(guò)程
調試所用到的分機有：綜合電子分機，送時(shí)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(guò)光纖將控制字送至DSP分機，本模目信號產(chǎn)生模塊就在DSP分機的脈壓插件上；頻率源，給每個(gè)分機提供時(shí)鐘；除此之外，還需要一臺直流穩壓電源。
系統加電后，DSP初始化完成就處于等待狀態(tài)，當有時(shí)序和系統控制字送來(lái)，DSP就根據控制字的要求產(chǎn)生模目信號，并在時(shí)序的同步下將信號送往FPGA，然后再由FPGA送后續處理。系統設置三個(gè)信號采集和觀(guān)察點(diǎn)，第一個(gè)在DSP上，通過(guò)仿真器采集系統控制字以及產(chǎn)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(gè)在FPGA上，通過(guò)Quartus自帶的SignalTap工具，觀(guān)察產(chǎn)生的模目信號波形，以及該信號經(jīng)脈壓后的波形，看波形是否為線(xiàn)性調頻信號，點(diǎn)數是否正確，脈壓能否出結果；第三個(gè)在DSP插件上，通過(guò)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(guān)察點(diǎn)的圖形：圖3為DSP計算的模目數據(實(shí)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(jīng)脈壓后的波形，圖6為對脈壓后同一距離單元信號做FFT。