EDA/PLD中的基于FPGA的雷达脉冲预分选器设计

0 引言 　　现代电子战环境日趋复杂，信号日趋密集，新体制雷达不断出现，雷达信号的各个参数以各种规律变化，因而从密集复杂的信号环境中分选和识别各种新体制雷达信号就成了电子战信号处理的一大难题。为了满足电子支援措施(ESM)实时信号分选的需要，对处理器的处理时间提出了较高的要求：不仅要求处理器的硬件结构具有良好的设计和可不断优化的空间，而且要求器件有较高的集成性，这些已成为不可忽视的因素。经过对相关器件的深入分析和研究，本文采用高速现场可编程门阵列器件(FPGA)替代中小规模集成芯片来设计三参数关联比较器，从而实现预分选器设计。 　　1 基于关联比较器的信号预分选原理 　　关联比较器技术对 0 引言 现代电子战环境的复杂性不断攀升，信号密度增加，新型雷达系统层出不穷，导致雷达信号的参数变化多样。在这种背景下，从复杂的信号环境中筛选和识别新体制雷达信号成为电子战信号处理的关键挑战。为了满足电子支援措施（ESM）对实时信号分选的需求，处理器必须具备高效的设计和优化潜力，同时要求器件高度集成。基于这一需求，本文提出使用高速现场可编程门阵列（FPGA）代替中小规模集成电路设计雷达脉冲预分选器，以实现更快速、灵活的信号处理。 1 基于关联比较器的信号预分选原理 关联比较器技术在处理高密度信号时，对于硬件预分选至关重要。预分选是通过对雷达信号的特定参数进行匹配来实现的，如载频（RF）、脉宽（PW）和到达方位（DOA）。这些参数因其特性（如RF的离散性，PW的稳定性，DOA的相对不变性）成为信号识别的关键特征。预分选过程通常包括预分选（RF、PW、DOA）和主分选（重频，PRI），其中FPGA负责预分选，数字信号处理器（DSP）负责主分选。 关联比较器的工作原理是将每个雷达信号映射到一个参数空间的小盒中，小盒的大小代表参数容差，当接收的脉冲参数与小盒内的参数匹配时，即可完成脉冲的去交错和识别。 2 关联比较器的设计 传统的关联比较器存在局限，如参数抖动引起的测量误差，以及参数捷变或分集导致的多值问题。为解决这些问题，文章提出了基于内容可寻址存储器（CAM）的关联比较器设计。CAM能快速查找并匹配输入数据，其存储结构允许并行比较，能够在单个时钟周期内完成所有数据的搜索，显著提高了处理速度和效率。 在CAM中，输入的数据被用来与存储内容比较，而非地址，当输入数据与存储数据匹配时，返回相应的存储位置和匹配标志。相较于RAM，CAM的存储容量不再受限于地址线宽度，而是由实际存储的数据数量决定。 通过使用FPGA实现基于CAM的关联比较器，不仅可以解决参数抖动和多值问题，还能够适应不断变化的电磁环境，提供更高的灵活性和可扩展性。这种设计方法对于应对现代电子战中快速变化和复杂的信号挑战具有重要意义。 总结来说，本文介绍了一种基于FPGA的雷达脉冲预分选器设计，它利用关联比较器技术和CAM，解决了传统方法的局限性，提高了信号分选的速度和准确性。这种方法不仅适用于现代电子战环境，也为未来雷达信号处理提供了新的思路和技术基础。