本文以某毫米波雷达导引头信号处理机的设计与开发为主题,按照设计思路与开发流程,依次对信号处理机的硬件平台设计,以及信号处理机FPGA部分的系统设计与算法实现进行了介绍。本文首先介绍了雷达导引头的工作体制和发射波形。该雷达导引头具有脉冲多普勒和步进频率两种工作体制,由于导引头工作在毫米波波段,目标较小的运动速度也会引起较大的多普勒频移,因此针对运动目标采用脉冲多普勒工作体制,对于慢速或静止目标,导引头采用步进频率工作体制,在该体制下通过多个脉冲的相参合成,获得目标场景的高分辨一维距离像,通过高分辨的一维距离像完成对目标的检测和识别。雷达导引头同时拥有简单脉冲和线性调频脉冲两种发射波形,近距离采用简单脉冲发射波形,远距离则采用线性调频脉冲发射波形,通过这两种发射波形的配合使用,可有效的提高雷达导引头的作用范围。信号处理机硬件平台采用了FPGA+DSP的系统架构,其中选取了一片Xilinx公司最新的Kintex-7系列的低功耗、高性能FPGA作为主要的信号处理器,承担大部分的信号处理任务,同时选取一片低功耗的DSP作为辅助信号处理器。本文中的算法开发内容主要围绕FPGA展开,首先通过任务划分明确了FPGA在不同工作体制下所承担的功能和任务。由于雷达导引头具有多种工作体制和发射波形,这就要求FPGA内的算法功能可重配置。本设计中根据统一的系统控制码调整内部模块功能以及数据流的走向,从而使FPGA可以根据不同工作体制和发射波形调整内部的信号处理流程,完成相应的信号处理任务。在明确了FPGA内部的顶层设计之后,本文紧接着介绍了在不同工作体制下,主要的信号处理算法的原理以及FPGA实现,这些信号处理算法有数字下变频(DDC, Digital Down Converter)、脉冲压缩、动目标检测(MTD, Moving Target Detection)、像拼接、单元平均恒虚警(CA-CFAR, Cell Average-Constant False Alarm Rate)。最后根据现有条件,本文提出了一个针对FPGA部分的测试验证方案,本方案将FPGA部分的算法和功能划分为前端和后端两部分分别予以验证。通过对前端和后端的理论仿真、功能仿真和硬件测试验证的层级验证,验证了FPGA功能实现的正确性。