[发明专利]一种基于FPGA的16通道双模式雷达数字下变频方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种基于FPGA的16通道双模式雷达数字下变频方法。

背景技术

数字下变频在信号处理机中被广泛使用。传统雷达由于阵元数量少，通常可用单板完成数字下变频处理。随着阵元数量增多，受硬件接口机械结构和单板运算能力的限制，需要采用分布式信号处理结构。前级信号处理电路板先完成采样及下变频并输出结果，再进行后续处理。目前单板信号处理机中的多通道下变频处理已经是比较成熟的技术，而要将单板信号处理机中的下变频功能独立出来形成一个可扩展的信号处理电路，就需要对其接口进行适当调整。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于FPGA的16通道双模式雷达数字下变频方法，在大型数字阵列信号处理机中，采用多个16通道双模式数字下变频处理电路板完成数字下变频处理功能。多块下变频处理电路板软硬件一致，可以互换。

技术方案

一种基于FPGA的16通道双模式雷达数字下变频方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：产生用于下变频调试的多通道信号源的数字中频信号，步骤如下：

步骤1a：将搜索模式基带信号和跟踪模式基带信号分别存储在两块存储区，在基带信号读起始脉冲到来时，从存储区按采样时间顺序读出基带信号为s(k),其中k表示采样时刻；所述基带信号s(k)为搜索模式基带信号或跟踪模式基带信号，在搜索模式下s(k)为搜索基带信号，在跟踪模式下s(k)为跟踪基带信号；

步骤1b：对基带信号s(k)乘以表示目标信号到达方向的加权矢量w₁，w₂，……，w₁₆,得到16路加权后的基带信号w₁s(k)，w₂s(k),……,w₁₆s(k)；

步骤1c：采用加权后的基带信号w₁s(k)，w₂s(k),……,w₁₆s(k)对两路正交中频载波ci（k）和cq（k）进行调制得到16路中频信号为：

real(w₁s(k))ci(k)+imag(w₁s(k))cq(k),

real(w₂s(k))ci(k)+imag(w₂s(k))cq(k),……,

real(w₁₆s(k))ci(k)+imag(w₁₆s(k))cq(k),

其中real()和imag（）分别表示复数的实部和虚部，控制载波频率加入目标信号多普勒信息；

步骤2：对16路中频信号进行下变频处理，步骤如下：

在搜索模式下，将采样波门内16路中频信号与两路正交本振信号混频,对混频结果进行低通抽取滤波处理；

在跟踪模式下：将采样波门内16路中频信号先写入缓冲区，从缓冲区低速读出后与两路正交本振信号混频，对混频结果进行低通抽取滤波处理，得到下变频信号；

所述的16路中频信号：在正常工作模式下为对外部输入的16路中频信号，在测试模式下为多通道信号源产生的16路数字中频信号，得到下变频信号；

步骤3：采用2个存储区交替存储一个重复周期内步骤2完成的下变频信号，当每个存储区写入地址超过设定值，产生发送起始脉冲给ROCKETIO高速串行接口启动数据发送。

所述步骤2在搜索模式下的低通滤波的截止频率为Bs/2+fdm,抽取率为Ds，Bs为搜索模式信号带宽，fdm为最大多普勒。

所述步骤2在跟踪模式下的低通滤波的截止频率为Bg/2+fdm,抽取率为Dg，Bg为跟踪模式信号带宽。

有益效果

本发明提出的一种基于FPGA的16通道双模式雷达数字下变频方法，在每块下变频处理电路的FPGA中，16路数字中频信号经过下变频处理，经并串转换后合成1路顺序输出。搜索模式下，处理中频数字信号时宽较宽，带宽较窄，低通滤波器带宽较窄。跟踪模式下，处理中频数字信号时宽较窄，带宽较宽，低通滤波器带宽较宽。软件中设计了多通道数字中频信号源，信号源工作参数可控，可用于本板调试及系统调试。方法中设计了高速串行通信接口逻辑，完成与后级电路的通信。软件接口包括：系统时钟输入、同步脉冲输入、16路数字中频输入、1路高速串行命令输入、1路高速串行数据输出、1路测试信号输出。