一种基于FPGA的超宽带雷达数字接收机.pdf

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1、第36卷第1期现代雷达Vo1．36No．12014年1月ModernRadarJan．2014·收／发技术·中图分类号：TN95文献标志码：A文章编号：1004—7859(2014)01—00062—04一种基于FPGA的超宽带雷达数字接收机谢跃雷，晋良念，欧阳缮，卢会群(桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林541004)摘要：脉冲超宽带雷达回波信号由于带宽大而难以直接采样，文中设计并实现了一种基于FPGA的数字式脉冲超宽带雷达接收机。该接收机利用FPGA内嵌锁相环产生特定频率的时钟，驱动四路10bitADC器件，根据回波信号在一段时间内呈准

2、静态及周期性的特点，实现了四通道时域伪随机等效采样。仿真及测试结果表明，该数字式脉冲超宽带雷达接收机等效采样速率可达10GS／s，可有效接收雷达回波信号，满足脉冲超宽带雷达的应用需求。关键词：脉冲超宽带；数字接收机；伪随机等效采样；现场可编程门阵列AFPGABasedDigitalReceiverforUWBRadarXIEYuelei，JINliangnian，OUYANGShan，LUHuiqun(SchoolofInformationandCommunication，GuilinUniversityofElectronicTechnolog

3、y，Guilin541004，China)Abstract：Itishardtosampletheultrawidebandradarechoesdirectly．AdigitalreceiverforUWBimpulsesignalsbasedonFPGAisproposedinthispaper．Basedonthequasi—staticandperiodiccharacteristicsofradarechoes，theproposedreceiverwithfourchannelspseudorandomequivalentsampli

4、ngmoduleisdesignedandimplementedbyusingembeddedPLLofFPGAandfourhighspeed10bitADCchips．ThesimulationandtestresultsshowthattheproposeddigitalreceivercanachieveIOGS／sequivalentsamplingrateandmeettheapplicationrequirementsofdetectingsystemforUWBradar．Keywords：IR—UWB；digitalreceiv

5、er；pseudorandomequivalentsampling；FPGA现对雷达回波信号的有效接收，等效采样速率分别可0引言达9bit100GS／s和16bit6．667GS／s。文献脉冲超宽带雷达¨铝具有极高的距离分辨率及良[4]通过动态配置FPGA的内嵌锁相环，使采样时钟好的穿透特性，可实现对非金属障碍物后面的隐藏活动的周期比被测信号的周期大1ns，实现了1GS／s的顺目标的探测、跟踪和定位，在军事、反恐、安检、救灾和医序等效采样。文献[5]中分别设置采样时钟和触发时疗等领域有着重大的应用前景。脉冲超宽带雷达接收钟，利用游标卡尺法实现触发

6、时钟和采样时钟问的时装置分为模拟和数字两类，与模拟接收装置相比，数字间测量，实现了一种10GS／s的随机等效采样。文献接收装置将雷达回波信号转换成数字信号后再进行检[6—7]中利用FPGA芯片产生多个相位不同的时钟，测、成像、定位等算法处理，具有回波利用率高、易于集驱动1bit数据流进行并行交替数字采样，经缓冲编码成、稳定灵活、抗干扰能力强等优点。但脉冲超宽带雷累积后，获得了1．6GHz的8bit的等效采样率，且无达回波信号带宽通常在1GHz以上，直接将其模拟数字需使用ADC器件。但在实际硬件设计中，单片延迟线转换点转换为数字信号转换采样率至少要

7、大于2GS／s，延迟精度及最大延迟往往难以满足等效采样要求，控满足要求的模拟数字转换点(ADC)价格昂贵，电路的设制多片可变延迟线或实现高精度的时间测量模块会使计与制作十分困难。系统变的复杂，而产生与被测信号周期相差一个固定雷达回波信号在一段时问内可近似为周期信号或值的采样时钟有时甚至是不可能的。本文利用Ahera公司的FPGA芯片EP2C20F484C准周期信号，利用这一特点，采用时域等效采样技术可极大降低数字接收装置的硬件复杂度和成本。文献6N为主控芯片，控制4片LINEAR公司的10bit高速[1—3]分别利用现场可编程阵列(FPGA)芯片

8、控制高模数转换芯片LTC2240—10，采用一种伪随机采样技术J，实现了一个四通道数字式脉冲超宽带雷达信号精度可变延迟线实现顺序等效采样