雷达信号频率实时精确测量电路的设计与实现

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1、航天电了对抗第27卷第2期雷达信号频率实时精确测量电路的设计与实现卢鑫，郑同良，熊超(中国航天科工集团8511研究所，江苏南京210007)摘要：重点介绍以Xilinx公司的Virtex5系列FPGA和ADI公司的TigerSHARC系列浮点型DSP芯片ADSP—T$201S为核心，设计的一种符合CPCI规范的标准6u信号处理硬件电路平台。在这一硬件电路平台上，实现了雷达信号中频频率的实时精确测量。通过脉冲积累，利用脉冲之问的相参性，雷达信号中频频率测量精度可以优于1Hz。关键词：硬件电路；雷达信号；频率测量中图分类号：T

2、N974文献标识码：ADesignandrealizationofreal。timeandhighaccuracyradarfrequencymeasuringcircuitLuxin，ZhengTongliang，XiongChao(No．8511ResearchInstituteofCASIC，Nanjin9210007，Jiangsu，China)Abstract：AcircuitplatformthatiscoredinXilinxFPGAandTigerSHARCADSP-TS201isstressed．whic

3、hconformstOthestandardofCPCIaswell．Onthisplatform，theintermediatefrequencyofradarsignalismeasuredaccuratelyinrealtime．Bythemeanofpulseaccumulationaswellasutilizingthecoherencebetweenpulses。theprecisionofmeasurementisabletoachievewithin1Hz．Keywords：hardwarecircuit；

4、radarsignal；frequencymeasurement0引言1硬件电路设计雷达辐射源载频的精确测量可以应用在无源定位领域。从接收信号中提取精确的到达频率信息可以实现目标定位，其测量精度至少要达到赫兹量级，精度要求相当高。采用传统的谱估计方法存在许多困难。为此，本文对频率精测算法进行更深入的研究，在满足低信噪比适应条件的同时，将算法移植到硬件电路平台上，实现实时测鼍。由于信号处理流程相对复杂，运算量较大，数据吞吐率也急剧上升，这样就对硬件平台设计提出了较高的要求。我们采用DSP+FPGA这种目前圜际上比较通用的方法

5、进行信号处理板的设计，为满足实时处理的要求，选用高性能芯片。研制的硬件电路平台主要由信号采集电路、中频信号处理部分FPGA、数字信号处理DSP、数据存储单元DDRIISDRAM以及CPCI接口、串口、网口等组成，具有系统集成度高、运算能力强、结构灵活、可扩展性强等特点。收稿H期：2010—10—15；201l—Ol一26修回。作者简介：卢鑫(1981一)，女，工程师．主要研究方向为电子对抗。硬件电路平台采用高速数据采集卡ADS5474完成模拟信号采集。将模拟信号转换为数字信号，然后将采集数据送至FPGA进行中频数据处理，F

6、PGA将处理完的脉冲送至外部DDRIISDRAM，等待DSP的访问。DSP作为协处理器对信号进行计算分析，完成频率测量功能。上位机与信号处理板之间的数据通信通过CPCI接口、串口和网口来完成。硬件电路平台原理组成结构如图1所示。由于要对中频带通信号进行高速高精度数字化，AD器件的性能对后面信号处理的指标影响很大。我们选取14位的ADS5474，采样时钟遵循带通采样定理，考虑到实现的难易程度，采样时钟选取100MHz，今后可扩展至400MHz。为保证整板的实际有效位数和后续高精度的频率测量，输入时钟的稳定度要求优于1×10叫

7、1。FPGA的信号处理运算量主要体现在数字正交和信号检测这两个过程对FPGA资源的占用上。由于100MHz采样，因此从AD送来的中频样本点数据量很大-不利于做片上的存储后处理．我们选用Virtex521系列FPGA，最高工作时钟可达550MHz．咀100MHz为工作时钟能够实现实时样点处理。从算法所需的计算麓的角度来考虑．该芯片其有640个DSP-sli鼬，也是可以直接满足设计需要的．目l堆*t蓐十々^mn^K目FPGA不断的将检测出的脉冲数据送至卅部DDRllSDRAM中．等待DSP访问。DSP芯片型号为AD公司的TS2

8、01系列，芯片采用超级哈佛结构(SHARC)．CPU内棱时钟为600MHz．支持浮点运算t可在一个周期内取两个操作散．取一条指令．并完成一次乘法、一次加法和一次减法．运算膨山较强。以最关注的FFT建度为倒，完成1024点复数据的FFT运算-只需要15．7tes。对于脉冲信号序列的分析计算来说．诙芯片可以