基于TS101的SAR回波信號模擬器設計與實(shí)現

摘要：針對SAR系統的測試要求，設計了一套基于DSP處理器TS101的SAR回波模擬器。該模擬器采用標準的CPCI 6U板。利用CPCI總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現人機交互，能夠根據目標回波參數生成所需的SAR回波數據，并通過(guò)DSP的鏈路口輸出兩路正交回波信號。測試結果表明，該模擬器生成的回波信號質(zhì)量高，實(shí)時(shí)性強，能夠滿(mǎn)足SAR系統測試的需求，具有很高的工程應用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：SAR；回波信號模擬器；TS101；CPCI總線(xiàn)

0 引言
合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一種高分辨率微波成像雷達，可以全天候、全天時(shí)的利用微波照射獲得地面目標的散射信息，是獲取地面信息的重要手段，因而在軍用和民用領(lǐng)域中都獲得了廣泛的應用。合成孔徑雷達模擬技術(shù)是一種用模擬的方法來(lái)研究SAR的技術(shù)，在SAR的研究和研制工作中具有十分重要的作用。該技術(shù)能模擬出SAR的回波，用于SAR系統性能的檢驗以及測試，并能評估各種成像算法，分析出建立在不同模型上的算法的有效性。近年來(lái)，國內外許多院校和科研機構都投入了大量的人力和物力進(jìn)行合成孔徑雷達模擬技術(shù)的研究。伴隨著(zhù)SAR的研究與發(fā)展，與之相應的模擬器研制也取得了豐碩成果。其中，在硬件上實(shí)現高速數據處理是其關(guān)鍵技術(shù)之一。對于高分辨率、大測繪帶合成孔徑雷達模擬器來(lái)說(shuō)，數據存儲器容量也是要面臨的另一個(gè)問(wèn)題。針對合成孔徑雷達實(shí)時(shí)信號處理所要求的大數據吞吐能量、強數據計算能力，需要尋求一種基于高速數字電路的解決途徑。
TS101是美國AD公司最新推出的TigerSHARC系列DSP芯片，采用DMA引擎，主要針對嵌入式實(shí)時(shí)應用。TigerSHARC DSP有兩個(gè)獨立的32位處理器核，或者多指令多數據流(MIMD)結構。每個(gè)處理單元都能在單周期執行一次乘法，以及加法，對于300 MHz的ADSP TS101S，每個(gè)周期能產(chǎn)生6個(gè)FLOP，峰值處理器能力達到1800 MFLOPs。TigerSHARC為多種信號處理設計，提供了64位的共享系統總線(xiàn)和4個(gè)鏈路口。數據在外部總線(xiàn)上的傳輸率可以達到800 MB／s。此外，數據也可以通過(guò)鏈路口傳輸，每個(gè)鏈路口的傳輸率達到250 MB／s。整個(gè)TigerSHARC芯片的I／O帶寬達到1 800 MB／s。選用的實(shí)時(shí)信號處理板基于標準的CPCI總線(xiàn)，由4片TS101構成共享總線(xiàn)的并行處理器，DSP之間采用鏈路口通信。板上內存擴展到了2 GB，滿(mǎn)足了SAR信號模擬器要求的大存儲容量和強計算能力。

1 SAR回波模擬器的原理及實(shí)現
1．1 SAR回波信號模擬器的原理
從上述高分辨率SAR模擬系統的技術(shù)分析可以看出，高分辨率模擬器設計必須解決速度和容量的問(wèn)題。本文提出基于DSP的系統實(shí)現方法，SAR回波模擬器的原理框圖如圖1所示。從原理框圖可以看出，本系統可分為四大部分：回波信號產(chǎn)生、D／A轉換、正交調制、上變頻。其中SAR回波信號產(chǎn)生是該系統的重要組成部分，利用CPU主板，可以通過(guò)連接顯示設備，利用人機界面，對各種場(chǎng)景參數進(jìn)行實(shí)時(shí)設置，通過(guò)CPCI總線(xiàn)傳送至通用信號處理板上的DSP處理器，由DSP實(shí)時(shí)計算SAR回波脈沖，然后經(jīng)過(guò)D／A變換、正交調制和上變頻到接收機。