基于ts201的高性能雷达信号通用处理板设计

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1、基于ADITS201的雷达信号处理机设计（西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室）摘要：本文开发了一套以4片TS201与一片FPGA为核心的雷达信号处理系统。处理板各DSP仅通过链路口实现点对点通信，调试方便。系统仅用一副板卡即完成了雷达数据处理，使其具有硬件结构简单，体积小，程序易调试，整体可靠性高等特点，可以完成副瓣对消，四路信号的脉冲压缩与动目标检测，副瓣匿影等功能，其检测结果控制着雷达伺服系统的运行。关键词：TS201；FPGA；自适应旁瓣相消；数字脉冲压缩；动目标检测引言TS201是ADI公司最新型的

2、TigerSHARC架构DSP，本文实现了一套以4片TS201和一片FPGA为核心的雷达信号处理系统，该系统仅用一副板卡即实现了空时二维信号处理。实现了自适应副瓣相消，4路脉冲压缩与MTI/MTD，副瓣匿影，和差波束测角等算法，可以完成对目标距离，方位偏差量的测算。该系统具有硬件结构简单，体积小，程序易调试，可靠性高等特点。该系统已成功应用与某型号雷达处理机中。1.系统概述：系统结构如图1所示，主要由旁瓣相消模块，数字脉压模块，MTD处理模块三大部分组成。图1信号处理系统框图雷达的脉冲重复频率在高低重频之间切换，系

3、统按照脉冲重复周期处理回波数据，对IQ信号进行旁瓣相消，脉冲压缩及MTD（先FFT后进行恒虚警处理），若经副瓣匿影及门限检测后系统判别无目标，则仅输出噪声处理强度至终端显示机柜，若判定有目标则同时输出目标距离，方位参数等信息，以控制伺服系统对重点空域跟踪扫描，控制相控阵雷达自动调整波束指向跟踪目标。表1部分参数列表重频处理时间测试方波噪声方波近距工作区远距工作区1<3300us806553223722<6600us806587044242.系统平台设计：板卡主要以4片TS201与一片FPGA为核心，外加FLASH、

4、SDRAM、与光纤及其配置芯片组成。其核心器件TS201具有卓越的数据处理能力，具有最高达600MHz的工作时钟，双独立内核，且每个时钟周期可以完成4条指令。具有24Mbits的片内RAM，14个DMA通道可在不占用内核时钟的情况下完成大量数据传输，因而适宜应用在运算量高，大量数据频繁交换的系统中。板卡结构如下图2，系统晶振为50M，TS201经12倍频后工作时钟为600MHz，单板卡的系统峰值处理能力达到14.4GFLPOS，满足系统需要。图2系统硬件结构图该系统具有以下特点：一：FPGA与DSP0、1通过32位

5、总线连接，AD-DDC后IQ数据以4M/S（32位字，折合128bit/s）速率经光纤进入FPGA，数据率小于TS201总线慢速协议上限（M/S），因此FPGA与DSP的通信采用总线慢速协议。二：各DSP之间仅通过链路口实现点对点通信，避免了数据交换频繁时由于总线竞争造成的总线瓶颈，同时大大降低了PCB布线的难度，节约了成本。三：4片DSP共用一片FLASH进行程序加载,DSP1从FLASH加载程序，DSP2、3、4以链路口方式通过DSP1加载。四：由于各DSP总线相互独立，使各DSP具有完全独立的寻址空间，程序运

6、行不受其它DSP干预，独立编程有利于调试5，采用4路数据分别在一片DSP中处理的设计使回波接收完毕后仅需一个脉冲重复周期即可完成目标检测。考虑到系统算法的复杂性与计算中的动态范围的要求，在单周期内可完成数据处理的前提下，由FPGA负责定时控制与板间数据传输，使DSP专注于数据运算，系统算法尽量软件化设计，调试方便。3.系统功能实现系统上电后，等待导前信号触发系统工作。FPGA以导前信号为触发从IO口读取工作报文并同时向各DSP同时发送IRQ0信号。DSP0受IRQ0触发配置DMA0通道处于等待接收状态、DSP1、2

7、、3收到IRQ0后则配置链路口等待DSP0分发数据。在根据表1确定的工作区内，FPGA通过光纤接收IQ数据（32位定点数，高16位为实部，低16位为虚部），由总线发往DSP0。DSP0采用中断与DMA相结合的方式，在DMA中断中进行数据乒乓缓存，DMA传输不占用内核时钟，使数据传输与数据处理处于完全并行的状态。DSP0通过链路口按距离波门顺序将差支路与两路辅助通道信号发至DSP1，将辅路1，辅路2数据分别发送至DSP2、3。和支路、辅路1、辅路2信号分别完成脉压与MTD-CFAR处理后经链路口汇总至DSP1，由DS

8、P1完成副瓣匿影及门限检测后若判定有目标则据和、差两路信号估计目标方位角信息。目标的强度，角误差量等信息按距离波门顺序由DSP1经总线传至FPGA，由FPGA送出板外至伺服与终端系统，信号流向可参看图2。4.和差支路自适应旁瓣相消：本旁瓣相消系统采用双辅助天线旁瓣相消器对和、差两路信号实现干扰对消，对消后的和、差信号经脉冲压缩、相参积累后进行方位角参数估计