【摘 要】
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阵列雷达是以信号处理为核心,多个子系统组成的复杂设备。本文依托于某阵列雷达系统,以国产复旦微FPGA为主控芯片,以定时控制和信号预处理板卡为硬件平台,详细阐述了雷达定时控制和预处理系统实现流程。本文首先从阵列雷达信号处理的基本流程入手,结合阵列模型对信号预处理中数字下变频和数字波束形成的原理进行了研究。根据系统需求,本文构建了多板卡协同工作的硬件处理平台。其中定时控制部分以复旦微7K325T为核心
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阵列雷达是以信号处理为核心,多个子系统组成的复杂设备。本文依托于某阵列雷达系统,以国产复旦微FPGA为主控芯片,以定时控制和信号预处理板卡为硬件平台,详细阐述了雷达定时控制和预处理系统实现流程。本文首先从阵列雷达信号处理的基本流程入手,结合阵列模型对信号预处理中数字下变频和数字波束形成的原理进行了研究。根据系统需求,本文构建了多板卡协同工作的硬件处理平台。其中定时控制部分以复旦微7K325T为核心,设计实现了雷达时序信号的产生和切换控制;以模数转换芯片AD9739为核心,采用数字化方式产生中频发射信号;通过FPGA丰富的输入输出端口资源和集成知识产权核,实现了低速串口和高速以太网通信接口的设计。信号预处理以复旦微7V690T为核心,分为模数采集板卡和数字波束形成板卡两部分。数据通信采用串行高速总线进行传输,最高吞吐率可达80Gbps。中频回波信号经过AD采集板完成AD采样,对采样后的数据进行数字下变频和多相滤波处理得到基带信号。基带数据经过打包通过9路光纤通信接口传输至DBF板卡。DBF板卡经过数据解析对同相和正交基带信号在俯仰维和方位维进行数字多波束形成并打包,数据通过4路串行高速互联端口发往信号处理单元。另外,本文根据阵列需求,设计了一种针对大规模阵列雷达模拟和数字相结合的校正方案,并对校正结果进行了详细分析。同时,本文针对高速ADC芯片的采样误码问题做了同步和自校准设计,针对系统中可能出现的通信误码进行了校验设计和测试,对系统故障问题迅速响应并上报终端显示。针对算法做了优化处理并通过Matlab对比FPGA硬件处理的结果,相对误差降低至10-4量级。本文以国产FPGA为硬件开发平台对阵列雷达中的定时控制和预处理系统进行设计。通过实验表明,本系统具有带宽高、传输稳定、算法处理速度快等优点,对大规模阵列雷达的定时控制和前端预处理系统工程开发具有参考价值。
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