[发明专利]外辐射源雷达宽带信道化接收系统及FPGA实现方法

说明书

技术领域

本发明属雷达技术领域，主要涉及雷达接收机部分，具体说是一种外辐射源雷达宽带信道化接收系统及FPGA实现方法，用于外辐射源雷达信号的接收。

技术背景

近年来利用广播、电视、卫星等民用照射源的无源雷达探测技术越来越受到行内的重视。无源雷达系统本身不需要发射信号，而是利用环境中已有的或者目标本身的发射的电磁波信号进行目标探测与定位，因此它解决了常规有源雷达其发射信号易于被敌方侦收和截获，因而容易遭受电子干扰和反辐射导弹的袭击的问题，具有抗干扰、抗反辐射导弹、抗低空突防和反隐身的综合“四抗”潜力。

然而，现代电子战场的电磁环境复杂多变，信号环境朝着密集化、复杂化、占用电磁频谱宽带化的方向发展。为使外辐射源雷达接收系统达到同时接收不同频点信号的目的，目前传统的宽带阵列接收机用多台单通道接收机并行工作的方法和多通道接收机并行同步的工作的方法来实现。这两种方法都可以实现并行的同时接收不同频点上的雷达信号来达到全频域覆盖的目的。然而存在的不足是：多台单通道并行工作的方法增加了系统成本，增加了整个并行系统同步工作的复杂度，而多通道并行同步工作的方法在当信道数比较大和指标要求比较高时，信号处理的复杂度也会随之增加，同时对器件实现的可行性要求很高。

为满足电磁环境越来越复杂的信息化战场的需求，在外辐射源雷达的接收系统中实现同时多信号接收的新方法和技术，以克服传统接收设备量大、复杂度高的不足，已经成为当前雷达接收领域的研究重点。同时，也存在很高的潜在应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了一种降低接收系统复杂度，简化系统结构，降低开发费用，拓展应用领域的外辐射源雷达宽带信道化接收系统及FPGA实现方法，以更好地满足雷达宽带信道化接收系统算法验证及科研实验的要求。

为实现上述目的，本发明提供的外辐射源雷达宽带信道化接收的FPGA实现方法包含以下步骤：

步骤1：接收雷达天线回波，所接收的雷达天线回波为调频广播信号，带宽为20MHz。

步骤2：采用功分滤波模块对接收到雷达天线回波频段按照带宽进行平均W等分，将接收到的20MHz带宽的模拟信号平均分成W路模拟带限信号并输出，其中每一路模拟带限信号的带宽为W为等分数，取值范围与功分滤波器型号相关。

步骤3：模数转换变换，将每一路模拟信号变换为数字信号。

步骤4：FPGA频点分选，利用FPGA频点分选模块分选并输出8个频点的信号，每2个频点信号的输出对应一路信号处理结果，2个频点信号的分选称为一组频率信号的分选，每一组频点信号分选过程相同，其中FPGA频点分选过程中一组频率信号分选过程包括：

4.1准备多相滤波器系数：首先采用MATLAB产生第一级多相结构的分支滤波器的系数，即多相结构降速模块的分支滤波器的系数，降速模块分支滤波器系数长度均为L1，将其写入FPGA的ROM1中；接着，采用MATLAB产生第二级多相结构的分支滤波器的系数，即多相结构信道化模块的分支滤波器的系数，信道化模块分支滤波器系数长度均为L2，将其写入FPGA的ROM2中。

4.2数字下变频变换：对经AD数字化后的中频信号进行数字下变频变换，采用FPGA集成的IP核生成NCO正交数控振荡器，使用NCO输出本振信号，通过本振信号和数字化后的中频信号相乘，得到固定基带I，Q两通道信号，I通道的信号为同相分量，Q通道的信号为正交分量。

4.3多相结构降速处理：降速处理以时钟clk工作，时钟频率为f_clk，对下变频后的基带信号，按照多相结构，采用相数为D进行延时和抽取，D为正整数，并按照ROM1中对应的各个分支滤波器系数进行滤波，对多相滤波结构所有分支滤波器的输出按时钟对齐求和，并输出给下一级进行多相结构信道化处理，输出的基带信号I、Q的数据速率降低了D倍。

4.4多相结构信道化处理：信道化处理以时钟clk2工作，时钟频率为f_clk2，对经过多相结构降速处理后的基带信号I、Q两个通道，继续采用多相结构，使用相数为M对I、Q两个通道的信号分别进行延时和抽取后，M是正整数，并按ROM2中对应的分支滤波器系数进行滤波，各形成M个分支的信道化输出，每个分支的信道化输出的数据输出频率为即M个分支各自在M个clk2时钟周期内，按时钟频率对齐，输出一个数据，并传入各自的FIFO分别进行数据的并串转换处理。