合成孔径雷达(SAR)是一种具有高分辨成像和远距离作用的高性能雷达,在许多领域均发挥重要作用。然而在工程实现的过程中,一方面,它需要对大数据量和高数据率的原始数据进行处理,另一方面,雷达系统对实时性有很高的要求,这些要求给工程实现带来了极大的挑战。因此,用于实现合成孔径雷达的硬件系统的选择和搭配就成为了一个至关重要的问题。通常情况下,对这种雷达数字信号进行处理都是采用DSP芯片技术,然而,随着合成孔径雷达的性能要求越来越高,施加给DSP的负担越来越重,仅仅使用DSP来完成设计的难度越来越大。同时,由于FPGA技术在实现数字信号处理方面经过几年的发展已经趋近成熟,因此,FPGA在SAR成像方面已经被越来越多的应用。而本文也将对FPGA在SAR成像方面的应用进行简要介绍。合成孔径雷达成像的算法流程一般是这样的——一定程度上也是硬件处理流程,首先要对采样得到的原始数据要进行预处理,然后进行脉冲压缩,之后会做一些更为复杂的算法处理。预处理算法包括距离向预处理和方位向预处理:距离向预处理就是数字下变频(DDC)和时域低通滤波相结合,数字下变频如果不考虑其算法的内在物理意义,在数学上它本身就是一种乘法,而低通滤波在时域上,就是一种卷积运算,也是一个在数学上乘累加的过程;方位向预处理也是一种滤波。脉冲压缩在算法上有多种实现方法,而常用的是频域滤波法,其原理是首先进行FFT,然后与频域匹配函数相乘,再做IFFT。总结上面的两类算法,无论是乘法,FFT还是IFFT,都可以在FPGA内实现,并且FPGA可以被编程为并行处理,相对于DSP它将更加灵活。上面提到的脉冲压缩,分为距离脉压和方位脉压,它们的基本原理是一样的,而区别在于对输入数据的形式不同。当在实现SAR成像的时候,如果既要进行距离脉压又要进行方位脉压,对数据进行转置就是必要的。但是由于FPGA内部的RAM有限,无法满足大数据量的数据转置,所以采用DDRII SDRAM作为外部大容量存储器进行实现。