EDA/PLD中的基于FPGA的雷达脉冲压缩系统设计

脉冲压缩技术是指对雷达发射的宽脉冲信号进行调制(如线性调频、非线性调频、相位编码)，并在接收端对回波宽脉冲信号进行脉冲压缩处理后得到窄脉冲的实现过程。脉冲压缩有效地解决了雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾，可以在保证雷达在一定作用距离下提高距离分辨率。 　　线性调频信号的脉冲压缩 　　脉冲压缩的过程是通过对接收信号s(t)与匹配滤波器的脉冲响应h(t)求卷积的方法实现的。而处理数字信号时，脉压过程是通过对回波序列s(n)与匹配滤波器的脉冲响应序列h(n)求卷积来实现的。匹配滤波器的输出为： 　　    　　（1） 　　依据式（1）的实现方法叫做时域相关法。根据傅里叶变换理论，时域卷积等 在雷达信号处理领域，脉冲压缩技术是一种关键的信号处理技术，它能够在保持雷达作用距离的同时显著提升距离分辨率。脉冲压缩是通过调制雷达发射的宽脉冲信号（如线性调频、非线性调频或相位编码），然后在接收端对接收到的回波信号进行相应的处理，从而得到类似于窄脉冲的效果。这样做可以解决传统雷达系统中作用距离与距离分辨率之间的冲突。 线性调频信号的脉冲压缩是脉冲压缩技术的一种常见应用。在实现过程中，接收信号s(t)与匹配滤波器的脉冲响应h(t)进行卷积，这是在模拟信号处理中的方法。而在数字信号处理中，回波序列s(n)与匹配滤波器的脉冲响应序列h(n)进行卷积。匹配滤波器的输出可以通过时域相关法得到，根据傅里叶变换理论，这等价于在频域内进行相乘操作。 为了高效地实现这个过程，可以利用快速傅里叶变换（FFT）和快速傅里叶逆变换（IFFT）。对回波信号进行FFT，得到其频谱S(w)，然后将频谱与匹配滤波器的频谱H(w)相乘，最后对乘积进行IFFT，得到脉冲压缩结果Y(n)。这种频域快速卷积法大大简化了计算过程，并且在硬件实现时，通常会利用FPGA（现场可编程门阵列）的并行计算能力。 在基于EDA/PLD的雷达脉冲压缩系统设计中，FPGA扮演着核心角色。例如，在单脉冲雷达信号处理机中，由于需要同时处理两路信号（方位和俯仰），两片FPGA协同工作，实现脉冲压缩功能。系统设计时，数据采样后的信号会被分路处理，然后送入FPGA进行脉冲压缩，最终进入DSP（数字信号处理器）进行谱分析，以确定目标的位置、速度等信息。 在软件设计层面，利用FPGA内部丰富的块RAM资源，采用乒乓操作的策略，使得数据在两片RAM之间交替读写，加速FFT运算。地址产生模块生成读写地址，控制RAM的读写状态，而数据选择模块则根据当前运算级别决定数据流向，确保整个系统高效运行。 总结来说，基于FPGA的雷达脉冲压缩系统设计利用了脉冲压缩技术提高雷达的性能，通过线性调频信号处理实现距离分辨率的提升。FPGA的并行处理能力和内部存储资源使得数字脉冲压缩能够实时、高效地进行，为雷达信号处理提供了一种有效的解决方案。