基于FPGA和DSP的雷達(dá)模目信號設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工作流程為：DBF分機(jī)提供系統(tǒng)控制字、時序和外時鐘，其中系統(tǒng)控制字通過光纖送出，每個CPI送一次，時序和外時鐘通過射頻電纜送出。當(dāng)FPGA收到控制字后，將其緩存于雙口RAM，等到第二個FR，給DSP發(fā)起中斷，通知DSP取走控制字。DSP從控制字中提取CPI代碼、FR代碼、模目距離和模目多普勒等信息。通過CPI代碼可以知道雷達(dá)當(dāng)前發(fā)射的是哪種波形，即哪種線形調(diào)頻信號，通過FR代碼可以知道當(dāng)前脈沖是該相干處理脈沖組中第幾個脈沖，通過模目距離和模目多普勒可以知道系統(tǒng)要求模擬目標(biāo)所處的距離和相對徑向速度。由于系統(tǒng)控制字已在第二個FR得到，所以在接下來的FR中，DSP只需讀進(jìn)FR序列號，就不需要再讀控制字。讀FR序列號的目的是為了計(jì)算模目由于存在徑向速度而產(chǎn)生的相位，即φd=fd(n-1)Tr，其中：n即為FR序列號；Tr為脈沖重復(fù)周期，一旦獲得這些信息，就可以計(jì)算模目。在計(jì)算模目的過程中，采用了乒乓存儲方式，即當(dāng)前FR產(chǎn)生下一FR的數(shù)據(jù)，并存于FPGA的雙口RAM中，等下一FR到來時，延遲到系統(tǒng)控制字所給的模目距離單元所對應(yīng)的時刻，讀出模目數(shù)據(jù)即可。為了使目標(biāo)回波與實(shí)際情況一致，要求模目信號在距離和多普勒上都要模糊，由于系統(tǒng)控制字送來的參數(shù)是非模糊的，那么轉(zhuǎn)換方法為：模糊距離=真實(shí)距離mod本相干處理脈沖組對應(yīng)的距離，模糊多普勒一真實(shí)多普勒mod本相干處理脈沖組對應(yīng)的重頻，其中mod為求模，這一過程在DSP中完成。

3 調(diào)試過程
調(diào)試所用到的分機(jī)有：綜合電子分機(jī)，送時序和控制字；DBF分機(jī)，完成控制字中CPI代碼和FR代碼的填充，并通過光纖將控制字送至DSP分機(jī)，本模目信號產(chǎn)生模塊就在DSP分機(jī)的脈壓插件上；頻率源，給每個分機(jī)提供時鐘；除此之外，還需要一臺直流穩(wěn)壓電源。
系統(tǒng)加電后，DSP初始化完成就處于等待狀態(tài)，當(dāng)有時序和系統(tǒng)控制字送來，DSP就根據(jù)控制字的要求產(chǎn)生模目信號，并在時序的同步下將信號送往FPGA，然后再由FPGA送后續(xù)處理。系統(tǒng)設(shè)置三個信號采集和觀察點(diǎn)，第一個在DSP上，通過仿真器采集系統(tǒng)控制字以及產(chǎn)生的模目數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)和Matlab計(jì)算的數(shù)據(jù)做比較，看是否正確；第二個在FPGA上，通過Quartus自帶的SignalTap工具，觀察產(chǎn)生的模目信號波形，以及該信號經(jīng)脈壓后的波形，看波形是否為線性調(diào)頻信號，點(diǎn)數(shù)是否正確，脈壓能否出結(jié)果；第三個在DSP插件上，通過在DSP上采集脈壓后的信號，對同一距離單元做FFT，看結(jié)果是否在期望的距離單元及期望的頻道上。
下面給出其中一種模擬波束在各信號采集和觀察點(diǎn)的圖形：圖3為DSP計(jì)算的模目數(shù)據(jù)(實(shí)部)，圖4為SignalTap采集的模目信號(I，Q雙通道)，圖5為模目信號經(jīng)脈壓后的波形，圖6為對脈壓后同一距離單元信號做FFT。