文档介绍：南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
在雷达信号侦察中运用宽带数字接收技术是电子侦察的一个重要发展方
向。数字信号处理由于其精度高、灵活性强、以及易于集成等特点而应用广泛。
电子系统数字化的最大障碍是宽带高速 A/D 变换器的高速数据流与通用 DSP
处理能力的不匹配。而 FPGA 的广泛应用,为解决上述矛盾提供了一种有效的方
法。
本文利用 FPGA 技术,设计了具备高速信号处理能力的宽带数字接收机平
台,并提出了数字接收机实现的可行性方法,以及对这些方法的验证。具体来
说就是如何利用单片的 FPGA 实现对雷达信号并行地实时检测和参数估计。所做
工作主要分为两大部分:
1、适合于 FPGA 硬件实现的算法的确定及仿真:对 A/D 采样信号采用自相
关累加算法进行信号检测,利用信号的相关性和噪声的独立性提高信噪比,通
过给出检测门限来估计信号的起止点。对于常规信号的频率估计,采用 Rife 算
法。通过 Matlab 仿真,表明上述算法在运算量和精度方面均有良好性能,适合
用作 FPGA 硬件实现。
2、算法的 FPGA 硬件实现:针对原算法中极大消耗运算量的相关运算,考
虑到 FPGA 并行处理的特点,将原算法修改为并行相关算法,并加入流水线,这
样处理极大地提高了系统的数据吞吐率。采用 Xilinx 公司的 Virtex-4 系列中
的 XC4VSX55 芯片作为开发平台完成设计,系统测试结果表明,本设计能正常工
作,满足系统设计要求。
文章的最后,结合系统设计给出几种 VHDL 优化方法,主要围绕系统的速度、
结构和面积等问题展开讨论。
关键词:数字接收机、信号实时检测、频率估计、并行处理、FPGA
i
基于 FPGA 的雷达信号数字接收机的实现
Abstract
In the detecting and intercepting of Radar signals, wideband digital receiving
technology is an important trend. Because of its high precision, excellent adaptability
and easily-being-integrated, digital signal processing is popularly used in numerous
scientific and productive present, the mismatch between the high-speed
data flow of the wideband A/D converter and processing capability of the general
DSP hinders the digitization of the electronic reconnaissance system most. On the
other hand, the wide applications of FPGA afford an available method to resolve such
contradiction. Works that have been done in this paper includes the following two
parts:
The first part particularly introduces the algorithm. The detection of signal is in
the first place, after the conversion of the signal from A/D, we apply the algorithm of
self-correlation and accumulation to increase the SNR by taking use of the relativity
between the signals and the independence between the noises. paring
with the detection threshold, the estimated values of signal start point and end point
are given. es to the second point—the estimation of the par