基于FPGA的信号处理算法模块设计

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随着雷达在目标探测方面的作用越来越显著,应用面越来越广,雷达信号处理的算法设计变得越来越复杂,实时高效的算法实现成为信号处理领域一个十分重要的研究课题。近几年可编程逻辑器件的发展使得FPGA无论在性能、成本还是功效上都超越了DSP,成为信号处理的系统核心;其并行处理的芯片架构极大地提高了运算效率,能够满足雷达信号处理算法数据吞吐量大、算法实时性高的要求。因此,在FPGA平台进行算法实现成为信号处理领域的一种必然趋势。  本文主要讨论了三种常用雷达信号处理算法模块在FPGA内的实现,其主要内容如下:  (1)基于快速共轭梯度法(CG)的多波形雷达回波模拟器设计与实现。该模块通过一组回波数据和发射信号,运用快速CG算法反卷积出场景信息,再与不同发射信号卷积得到多种形式的雷达模拟回波。实现中利用快速傅里叶变换完成矩阵与向量的乘法运算,在存储空间和运算量上都得到很大优化。  (2)数字下变频模块的FPGA设计。采用多相滤波和并行处理相结合的工作模式,将回波信号从中频转换到基带,快行FIR滤波器的设计节省了芯片资源,提高了算法性能。  (3)脉冲压缩的FPGA设计。采用匹配滤波和解线频调两种形式的脉冲压缩方法对不同体制的雷达回波信号进行脉冲压缩,同址计算脉冲压缩的结构提高了运算效率。
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