利用FPGA实现可编程数字下变频器

提出了一种基于FPGA的数字下变频器实现方案,在这一方案中采用硬件描述语言(AHDL)描述数字下变频器的内部逻辑结构,并且具有微机接口,可以与微处理器相连接.     

数字应答机相参转发的实现

针对数字应答机中相参转发的技术问题,提出了改变直接数字频率合成(DDS)频率控制字或相位累加器溢出值实现相参转发的方法,并对转发性能、资源需求进行了分析比较,结果表明,在同等条件下改变相位累加器溢出值的方法性能稍优,但消耗的逻辑资源显著减少.该方法将DDS溢出值设置为与转发比相关的常数,避免了利用乘法器进行实时运算的过程,能有效实现高精度转发,且消耗资源少,转发比可任意设置.该方法已成功在多个工程中应用,满足测量系统精度的要求.     

基于多相滤波原理的数字正交采样技术

针对传统正交采样方法存在运算数据量大,镜频抑制比小及硬件实现资源消耗大等方面的不足,分析了一种基于多相滤波结构的数字正交采样方法.首先对多相滤波法实现数字正交变换的原理进行了分析,然后根据多速率信号处理理论推导并给出了基于多相滤波结构的子滤波器的实现方法,最后,通过仿真验证了该方法的有效性.实验结果表明该方法较之传统的低通滤波法有很大的优越性.     

用于调制频率合成器的5bit 4阶误差反馈ΔΣ调制器设计

针对频率合成器的高速数据调制应用,采用误差反馈结构,设计了一个用于直接ΔΣ调制频率合成器的5bit 4阶ΔΣ调制器.该结构能简化多bit量化器的设计,不会对调制输入信号产生采样延迟.通过在传递函数中引入两个极点,获得了比多环路级联结构更好的系统噪声性能.在电路实现上,采用CSD方法实现滤波器的系数相乘,并通过对系数共同项的优化,减少了系统的硬件消耗和功耗,取得了好的系统性能.     

用于调制频率合成器的5bit 4阶误差反馈ΔΣ调制器设计

针对频率合成器的高速数据调制应用,采用误差反馈结构,设计了一个用于直接ΔΣ调制频率合成器的5 bit4阶ΔΣ调制器.该结构能简化多bit量化器的设计,不会对调制输入信号产生采样延迟.通过在传递函数中引入两个极点,获得了比多环路级联结构更好的系统噪声性能.在电路实现上,采用CSD方法实现滤波器的系数相乘,并通过对系数共同项的优化,减少了系统的硬件消耗和功耗,取得了好的系统性能     

GSM-R直放站数字下变频的FPGA实现

数字下变频器（DDC,Digital Down Converter）是GSM-R直放站的重要组成部分,它将高速采样的数字中频信号下变频到基带,然后进行抽取,低通滤波。利用FPGA的芯片特性以及先进的软件分析和实现工具,实现了基于FPGA的数字下变频,重点研究了数字下变频器的数控振荡器NCO和多级滤波器的原理和硬件设计仿真,通过FPGA芯片Virtex-4XC4VSX35设计实现了适用于GSM-R直放站的数字下变频器,并对其进行了硬件仿真与验证,结果表明提出的方案正确可行,在工程应用中具有一定的参考价值。     

基于折叠变换的CORDIC算法实现

在现代数字信号处理领域中,CORDIC算法是一种重要的数学计算方法。该算法采用一种迭代的方式,运算简便,被广泛应用于乘除法、开方以及一些三角函数运算当中。但CORDIC算法需要较高的迭代级数以保证运算精度,在进行FPGA实现时仍然会消耗较多的硬件逻辑资源。为进一步减少CORDIC算法实现时的资源消耗,设计并实现了一种基于折叠变换的CORDIC算法。相比传统的流水结构CORDIC算法,该折叠结构的CORDIC算法消耗的硬件资源大大减少。文中给出了这一方法的实现结构,并给出了仿真结果。     

采用CORDIC算法的数控振荡器设计

基于CORDIC（坐标旋转数字计算）算法的NCO（数控振荡器）设计方法克服了传统数字下变频器查询表大的缺点,摆脱了用查表法产生离散正弦信号需要占用大量ROM资源的弊端,提高了资源的利用率,减小了硬件设计的代价。该算法使数控本振和数字混频两个功能合在一起完成,省去了2个乘法器,利用CORDIC算法CORDIC旋转的移位一相加流水结构,实现了数字下变频器的设计,其有效性通过仿真得到验证。     

基于FPGA的半并行FIR滤波器设计

为了提高FIR滤波器的运算速度和降低的资源消耗,提出了一种新颖的半并行FIR滤波器设计方法,该方法有同定的延时,可以根据滤波器抽头数的不同,得到不同的最高数据输入速率。仿真结果表明,该滤波器设计方法存高速数字下变频器的设计中有较好的性能,并且通过优化设计,可以任一个FPCA实现多个该滤波器模块。     

基于FPGA的半并行FIR滤波器设计

为了提高FIR滤波器的运算速度和降低资源消耗,本文提出了一种新颖的半并行FIR滤波器设计方法。该方法有固定的延时．可以根据滤波器抽头数的不同,得到不同的最高数据输入速率。仿真结果表明,该滤波器设计方法在高速数字下变频器的设计中有较好的性能．并且通过优化设计．可以在一个FPGA实现多个滤波器模块。     

宽带雷达中频直接采样与高速存储系统设计与实现

该文针对大瞬时带宽的宽带雷达回波信号中频直接采样需要解决的采样速率和高速海量数据实时连续存储等问题,首先根据带通信号无混叠采样条件确定了系统的采样速率,并依此提出了数字正交解调、缓存与高速实时无丢失存储等方案并进行了设计与实现。研制的中频信号高速采集实时存储系统基于机架服务器平台,采用QDRII SRAM 作为缓存,以PCIe 接口为数据传输通道。系统在某相控阵雷达实验平台中得到应用,通过外场实测,性能良好,为宽带雷达回波中频直接采集提供一种可行的实现方法。      

超高速采样技术及其在远程超宽带雷达信号处理中的应用研究

为解决远程超宽带雷达信号直接采样问题,提出了1Gsps超高速实时采样设计方案,采用全新的数据降频设计思想实现1ns写入的并行存储器系统结构.在考虑改善因子对A-D动态范围要求时,论述了随机采样原理结合ps级时间轴展宽技术实现12位5Gsps等价采样系统的设计方法,对宽频带雷达信号处理、数字存储示波器、频谱分析仪等领域有重要应用价值,提出的原理实际应用于高速数字存储示波器系统设计中.     

车载雷达信号接收机的数字下变频研究和实现

在车载雷达信号接收机中,由于雷达信号的中心频率远大于信号带宽,故需要通过数字下变频获取雷达的基带信号。因此,设计一种采用A/D采样芯片对雷达信号进行采样,并在FPGA中实现数字下变频的信号接收机,为满足设计要求还设计了一种基于多相滤波结构的数字下变频算法。运用Matlab对该算法进行研究和分析,并且在FPGA中进行了仿真实现,其结果表明,设计的数字下变频算法不仅能准确地得到基带信号,还可简化雷达信号接收机系统,对车载雷达信号接收机系统的进一步完善具有重要意义。     

正交插值和脉冲压缩的合成算法研究

在脉压体制的雷达中,正交插值和脉冲压缩是雷达信号处理的前端,通用的分开处理的方法增加了系统结构的复杂性以及成本的提高.本文通过对正交插值脉冲压缩各种工程实现方法的研究,采用合成算法,在一定条件下简化系统结构并不增加运算量,并通过仿真在理论上讨论其性能和可行性.     

雷达接收机数字化分析

通过实践证明,雷达数字接收机与模拟接收机相比,无论从电路结构还是从性能上,都充分体现了其优越性。在介绍某种雷达中频数字接收机的基础上,重点阐述了直接数字频率合成技术、直接中频采样和数字下变频技术,并给出了这2种数字技术的实现方法。介绍了直接数字频率合成芯片AD9854,并根据易于宽带滤波器设计的原则,推导了给定参数下使低通滤波器过渡带最宽的最佳采样频率。     

高频地波雷达发射机监控系统设计

针对高频地波海态雷达的特点以及雷达远程监控的需求，提出了一种基于DSP和CPID技术的雷达发射机监控系统设计方案，详细介绍了发射机监控系统的软硬件设计。该监控系统用于实时监测高频地波雷达发射机的运行状态和发射波形，对发射机实施自动故障检测与远程控制。本设计中利用DSP完成高速数据采集与处理，利用CPLD完成高速串行数据通信；采用了间断采集、连续传输的方法对发射机进行监测，降低了串行通信传输的数据量，进而保证监测与控制操作的实时性。     

无载波脉冲探地雷达收发技术的研究

本文对无载波探地雷达的关键部件－收发技术进行了研究。首先分析了取样频率，取样门管参数对取样头性能的影响，设计了发射天线所需要的高速脉冲源和高速取样头以及收发双工开关，最后对取样过程的稳定问题进行了讨论。实验证明了我们研制有取样头性能良好，它可以用在无载波探地雷达系统中作为信号采集器。     

基于FPGA的线性调频雷达信号产生与数据采集的设计与实现

线性调频雷达是一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制。该文介绍了一种由FPGA控制实现的线性调频雷达信号的产生与数据采集系统。AD5542A产生三角波调制信号,采用数字的方法实现了对雷达前端VCO非线性的校正。AD7655实现数据的转换与采集,通过USB接口将数据保存至计算机。系统的控制与同步由FPGA完成,如此设计可以实现可控的调制信号频率和AD采样率,从而可以更加有效地提取雷达回波信号中的距离速度信息。     

基于射频隐身的采样周期和辐射功率控制方法研究

为进一步提高雷达的射频隐身能力,合理分配相控阵雷达的工作参数,在目标跟踪时,对雷达的采样周期和辐射功率控制方法进行研究。首先,根据目标运动状态的不同,对雷达采样周期与辐射功率自适应设计方法进行分析,在满足系统跟踪性能要求的前提下,建立了控制参数的优化模型;然后,利用粒子群算法优化自适应采样周期和自适应辐射功率等参数,有效地降低了跟踪性能误差,提高了雷达系统的射频隐身性能。与传统的雷达采样周期和辐射功率算法进行了仿真比较,结果表明所提的算法取得了较好射频隐身效果。     

雷达脉冲编码理论方法及应用

该文提出了基于脉冲组合编码的雷达探测模式,建立了脉冲编码雷达的基本概念和理论模型。利用多脉冲组合及其时间、频率、相位参量的调制,实现脉冲信号在时间域、频率域、或者时频域结合的编码,为解决传统的脉冲及连续波雷达系统参数相互耦合约束、及其对雷达性能的限制问题,提供了基于多脉冲组合探测的新方法及理论基础。该文着重介绍了多脉冲组合探测的编码、目标信号恢复方法,以及结合研制的合成孔径雷达开展的编码方法、性能评估等实验研究。研究及实验表明,通过采用分频带脉冲编码方法,可使雷达信号采样率突破奈奎斯特采样定理限制,降低系统的实现难度,实验系统中实现了4.8 GHz采样率对5 GHz带宽信号的采样及无失真恢复,成像分辨率达到0.03×0.03 m;通过采用增加占空比的时域脉冲编码方法,实现了信噪比改善超过20 dB的大幅度提高;通过针对合成孔径雷达的成像特性进行2维编码,去除了信号模糊问题,实现了成像幅宽超过90 km等先进性能指标。理论及实验结果验证了脉冲编码方法在提高雷达核心性能方面的显著优势,为高性能雷达系统的实现建立了新的技术途径。