寬帶雷達信道化和波束形成的FPGA實現(xiàn).pdf

1、寬帶雷達具有較大信號帶寬，在測距精度、抗干擾和雜波中目標檢測等方面有巨大的優(yōu)勢，受到了各國的廣泛關(guān)注。超大規(guī)模集成電路（VLSI）的使用，減小了雷達系統(tǒng)的體積，有效的提高了雷達信號處理的性能。針對寬帶雷達高速大容量數(shù)據(jù)傳輸以及高性能實時信號處理的需求，本文對基于 FPGA的信道化接收機和寬帶波束形成器的工程應用進行了研究，所取得的主要研究成果為：
　　1.對數(shù)字下變頻和信道化的FPGA模塊化設(shè)計進行了研究。分析比較數(shù)字下變頻和信道

2、化不同實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，設(shè)計數(shù)字下變頻和信道化的 FPGA程序模塊。采用面積和速度互換的原則，提高FPGA工作的穩(wěn)定性，節(jié)省資源。
　　2.對多路高速數(shù)據(jù)傳輸進行了研究。給出一種多路高速數(shù)據(jù)同步傳輸方式，具有鏈路少和設(shè)計復雜度低的特點。針對同步傳輸中的時延問題，設(shè)計了一種同步時延測量系統(tǒng)，采用輸入輸出延時單元保證了延時測量的精度，通過與混合模式時鐘管理器結(jié)合，使其具有寬量程的特點。
　　3.對寬帶波束形成算法進行研究。給出一種基于任

3、意時延濾波器的寬帶波束形成算法。利用 Matlab的 CVX工具箱設(shè)計一種任意時延的濾波器，使濾波器響應在平坦度和通帶帶寬具有較好的性能。仿真分析表明，使用任意延時濾波器能夠精確補償各個通道陣元的信號延時。
　　4.對寬帶波束形成器硬件平臺進行研究。針對寬帶波束形成海量數(shù)據(jù)傳輸和計算量大的需求，給出一種集成5片F(xiàn)PGA的高速多通道波束形成器硬件平臺，采用高速串行接口和FPGA并行計算的設(shè)計思路，具有數(shù)據(jù)通信速率高、運算能力強和易于

4、集成的優(yōu)點。設(shè)計在該平臺上實現(xiàn)時域?qū)拵Рㄊ纬傻腇PGA程序模塊，測試結(jié)果表明，該平臺作為寬帶數(shù)字多波束形成工程應用的初步探索，具有良好的性能。
　　5.對光纖高速數(shù)據(jù)通信進行研究。介紹基于FPGA光纖通信的硬件設(shè)計方案，針對光纖傳輸實時性的需求，設(shè)計一種靈活高效的自定義傳輸協(xié)議，并測試驗證其性能。分析JESD204B協(xié)議的傳輸過程，利用JESD204B IP核實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。介紹Xilinx集成式比特誤碼率測試儀，滿足高速接口

5、測試的需求。
　　6.對AXI4協(xié)議進行研究。針對FPGA內(nèi)模塊間高效通信的需求，介紹AXI4協(xié)議的原理和工作模式。分析 AXI4協(xié)議在 FPGA中的具體應用，分別利用AXI4-Lite和AXI4-Stream接口實現(xiàn)IP核間的數(shù)據(jù)通信。
　　7.對FPGA的仿真和測試方法進行研究。設(shè)計一種仿真平臺，利用Verilog系統(tǒng)任務函數(shù)導入Matlab產(chǎn)生的激勵數(shù)據(jù)并將測試結(jié)果導出，提高仿真效率。針對FPGA加電后的測試需求，介紹