基于FPGA的某ISAR成像数字中频接收机实现.pdf

本文探讨了基于现场可编程门阵列（FPGA）技术实现逆合成孔径雷达（ISAR）成像系统的数字化中频接收机的设计与实现。文章的核心内容涉及以下几个主要知识点： 1. **软件无线电理论**：软件无线电是一种无线电通信技术，它将尽可能多的信号处理过程采用数字技术实现。这使得接收机的设计更加灵活，能够适应不同的信号环境和通信标准。本文的设计正是基于这一理论，提出了一种应用于ISAR成像系统的数字化中频接收机方案。 2. **数字中频接收机的实现**：传统中频接收机多为模拟实现，存在器件和电路稳定性不高的问题，特别是在实现正交混频时，很难保证同相/正交（I/Q）通道幅度和相位的良好平衡，进而影响接收机的动态范围等关键性能指标。数字化中频接收机利用数字信号处理技术，可实现精确、可靠、灵活的信号处理，并且具有体积小、成本低的优势。 3. **数字下变频方案**：本文提出了一种可变抽取因子的数字下变频方案。下变频是将高频信号转换为低频信号的过程，这一方案能够提高接收机系统的灵活性。抽取因子（也称为抽取率）是数字信号处理中的一种技术参数，表示每采样多少个数据中选取一个数据的过程，用于降低数据率。在本文的系统中，抽取因子可以配置为2到84之间共14种不同的值，以适应不同的输入信号带宽，确保在不发生频谱混叠的前提下，将中心频率为105MHz、带宽为0到20MHz可变的中频信号下变频为低数据率的数字零中频信号。 4. **多速率信号处理**：该领域涉及信号处理中采样率的变换，例如上采样和下采样。多速率信号处理技术能够灵活地处理不同数据率的信号，并且在信号转换过程中通常需要使用到滤波器来防止混叠和改善信号质量。本文中的数字下变频方案就是多速率信号处理技术的一个应用实例。 5. **FPGA的应用**：现场可编程门阵列（FPGA）是一种可以编程的逻辑设备，具有极高的灵活性和性能。本文的数字化中频接收机最终在Xilinx Virtex-6 FPGA上实现。Virtex-6是Xilinx公司推出的一系列高性能FPGA产品，适用于高速信号处理、数据存储与转发等复杂的应用场景。 6. **测试与性能验证**：文章提到了测试结果，表明系统设计正确，且无虚假动态范围大于90dB。无虚假动态范围（SFDR）是衡量信号处理系统性能的重要参数之一，指的是系统中最强的非线性产物与噪声底之间的动态范围。这一参数越高，表示系统的性能越好，抗干扰能力越强。 7. **关键词分析**：文章的关键词包括数字中频接收机、数字下变频、多速率信号处理和抽取因子，这些都是实现本文所述接收机系统的关键技术点。 本文详细阐述了基于FPGA技术的数字化中频接收机在ISAR成像系统中的设计和实现过程，着重介绍了数字下变频方案的设计和多速率信号处理的应用，并通过实际的FPGA平台验证了设计的可行性。通过本研究，可以看出FPGA在复杂信号处理系统中的重要性和强大优势，特别是在对性能要求极高的雷达成像领域。