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一种基于FPGA的雷达数字信号处理机设计与实现
发布时间:2017-10-09 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]
(2)D／A转换电路
无论是调频连续波或脉冲多普勒调制方式，均需要对外输出100MHz的基频信号，因此设计了D／A转换电路。D／A转换芯片采用MAX5887，它是14位、500 MSPS数模转换器(DAC)，工作电压为3．3 V，提供76 dBc的无杂散动态范围(SFDR)(fout=30 MHz时)。该DAC支持500MSPS的更新速率，且功耗小于230mW。
(3)控制信号输出部分
控制信号输出TTL的信号，TTL信号采用+5 V供电，而数据处理芯片FPGA采用的为3．3 V的LVTTL电平，为实现信号的正确传输，需要信号转换，因此设计了I／O缓冲模块实电感器种类现LVTTL到TTL的信号转换。I／O缓冲器使用采用美国TI公司的16位同向缓冲器SN74ALVTHl6245，可以完成LVTTL到TTL的电平转换，最高开关频率可以达到80 MHz以上，同时输出电流大，可以带动高功耗设备。
(4)时钟部分
数／模转换部分、模／数转换部分、FPGA正常工作均需要低抖、高稳定性的时钟，在此使用专用时钟芯片AD9517来产生系一体成型电感统需要的各个时钟。AD9517是一款集成高频时钟发生器，具有如下特点：低相位噪声、VCO频率变化范围为1．75～2．25 GHz，4路LVPECL时钟扇出，输出频率范围为50 MHz～1．6 GHz可调，4路LVDS时钟扇出，输出频率范围为25～800 MHz可调，4路LVDS时钟扇出可设置为8路CMOS时钟扇出，且相位可调、可串行控制。
(5)FPGA设计
FPGA要完成对A／D采样数据的数据处理、D／A转换的数据输出、控制信号的产生、核心算法的实现、USB调试接口的数据输入／输出等，是整个系统设计的重要部分。根据系统需求分析，使用了Xilinx Virtex4SX55。Virtex4 SX55含有512个DSP处理单元，具有强大的数据处理能力，能够满足本系统的信号处理需求。
(6)电源管理
本系统采用电源管理模块将+12 V的外部电源进行稳压并分成各种幅度的电压供各个模块单独供电，满足各个模块对电压的严格需求。其电源供电系统结构如图3所示。
2．2 软件设计
本文设计的雷达数字信号处理机的软件没汁主要分为FPGA程序设计、系统驱动设计和用户软件设计三个部分。FPGA程序是系统算法的核心，完成ADC的控制以及DBF算法等；系统驱动设计和用户软件设计主要完成系统的人机交互功能，不是本文讨论的重点，此处只讨论FPGA程序的设计。
FPGA程序主要完成信号处理算法。该程序利用Xilinx公司提供的System Generator工具，对数字信号处理的过程进行建模和设计。Syst em Generator适于利用FPGA设计高性能数字信号处理系统。它利用业内最先进的FPGA开发高度并行系统提供系统建模和从Simulink与Matlab自动生成代码的功能，System Generator整合了DSP系统的RTL、嵌入式、IP、Matlab和硬件元件DSP建模。它利用包含信号处理(如FIR滤波器、FFT)、纠错(如Viterbi解码器、ReedSolomon编码器／解码器)、算法、存储器(如FIFO，RAM，ROM)及数字逻辑功能的Xilinx模块集，在Simulink内构建和调试高性能DSP系统。Xilinx模块集提供的模块可以使用户导入Matlab功能(如创建控制电路)及HDL模块，迅速完成复杂的数字信号处理算法设计。
一路回波信号经A／D采集后的数字序列分别与两个正交本振信号进行相乘，完成正交变换，得到两路I／Q信号。然后，通过数字低通滤波器实现数字混频。本设计在这里选择正弦和余弦两个信号作为正交变换的本振信号，无论从数学运算上，还是具体实现上都能确保其正交性。设计中采用的是6单元均匀线阵天线，因此共得到12路I／Q信号。1电感器生产厂家2路I／Q信号与加权因子相乘后进行数字波束合成，得到两路I／Q信号，然后进行信号叠加。叠加后的信号进行相参积累，当积累次数达到设置值时，进行FFT处理；否则，继续信号采集过程。将FFT处理的结果和设置的门限相比较，如超过门限时，触动启动绕行电感信号；否则，继续信号采集过程。FPGA处理的流程如图4所示。
3 系统测试
在实际条件下，对数字信号处理机中的DBF系统合成波束的天线方向图进行了测试，以检验是否和理想条件下的天线方向网一致。具体步骤如下：
(1)测试环境：某研究所暗室。
(2)测试条件：6元15 mm接收天线成均匀直线阵排列、1元发射天线、雷达数字信号处理电路板、转台以及其他必要设备。市电电容降压电路的电容选型家里的一些电器，出现故障：
1、遥控电风扇，关机时开机是好的，已经开机，遥控功能不灵，或者距离很短。
检查是5V电压偏低，降压电容容量减少。
2、遥控插座，遥控开启后，内部的继电器吸合，温湿度传感器产品——分类总论1、概述在供暖、制冷以及换新风过程中精确测量温湿度可以实现舒适的工作环境，不但提高工作效率而且还可以节约大量能源，有效地保证计算机电信设备的安全使用和性能稳定，当前作为控制依据的温湿度测量信号的准确度
基于CAN的电源控制系统设计摘 要：介绍了基于CAN的集散式电源控制系统中通信的实现，对其软硬件的设计，调试关键处及其实现的具体功能进行了说明。关键词：CAN总线；TMS320LF2407；集散式电源控制系统；通信 CAN总线
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