[发明专利]一种基于FPGA的实时产生混沌雷达发射信号系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的混沌雷达发射信号实时产生系统，其特征在于，所述系统包括：基带IQ路波形产生模块、DAC模块、IQ调制器、发射上变频模块和频率源；其中，

所述基带IQ路波形产生模块，通过FPGA实现，用于分别产生混沌雷达的基带I路波形数据和基带Q路波形数据，并输入DAC模块；

所述DAC模块，用于对基带I路波形数据和基带Q路波形数据分别进行数模转换，得到基带I路模拟波形和基带Q路模拟波形，并输入IQ调制器；

所述IQ调制器，用于对基带I路模拟波形和基带Q路模拟波形结合中频本振信号进行IQ调制，产生中频混沌信号并输入发射上变频模块；

所述发射上变频模块，用于对中频混沌信号和射频本振信号进行混频，产生所需要的射频混沌信号；

所述频率源，用于提供FPGA的工作时钟，用于提供中频本振信号至IQ调制器，还用于提供射频本振信号至发射上变频模块；所述基带IQ路波形产生模块包括：混沌序列产生器、带通滤波器、两个变频器和两个低通滤波；其中，两个变频器为并联，每个变频器和一个低通滤波器串联；

所述混沌序列产生器，用于产生混沌序列并输入带通滤波器；

所述带通滤波器，用于对混沌序列进行带通滤波处理，得到带限混沌序列并同时输入两个变频器；

所述两个变频器，用于对带限混沌序列进行数字下变频，得到两路正交的基带混沌信号，并分别输入各自串联的低通滤波器；

所述两个低通滤波器，用于对两路正交的基带混沌信号分别进行低通滤波处理，得到混沌雷达的基带I路波形数据和基带Q路波形数据；

所述混沌序列为：

x(n+1)＝k·x(n)·(1-x(n))

其中，x(n)表示Logistic混沌信号映射的当前值，x(n+1)表示Logistic混沌信号映射的下一个迭代值，k为Logistic混沌信号映射的参数，n为Logistic混沌信号映射序列的序号，n＝0,1,2,…,N_P-1，N_P为每个发射脉冲对应的Logistic混沌序列长度：

N_P＝T_P·F_sr

其中，T_P为发射脉冲信号时长，F_sr为DAC模块的采样率；

所述带限混沌序列x_B(n)为：

其中，h_B(k)为带通滤波器系数，k＝0,1,2,…,K-1，K为带通滤波器阶数，h_B(k)根据带通滤波器的通带范围[0.5-B_r/F_sr,0.5+B_r/F_sr]计算得到，B_r为雷达发射的混沌波形的带宽。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的混沌雷达发射信号实时产生系统，其特征在于，所述两路正交的基带混沌信号为：

其中，f₀为进行混频的中频本振信号，f₀＝F_sr/4。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的混沌雷达发射信号实时产生系统，其特征在于，所述混沌雷达的基带I路波形数据和基带Q路波形数据为：

其中，滤波器系数h_L(m)，m＝0,1,2，…，M-1，M为低通滤波器阶数，h_L(m)根据低通滤波器通带带宽为[0,B_r/F_sr]计算得到。

4.一种基于FPGA的混沌雷达发射信号实时产生方法，基于权利要求1-3之一的所述系统实现，所述方法包括：

所述基带IQ路波形产生模块分别产生混沌雷达的基带I路波形数据和基带Q路波形数据，并输入DAC模块；

所述DAC模块对基带I路波形数据和基带Q路波形数据分别进行数模转换，得到基带I路模拟波形和基带Q路模拟波形，并输入IQ调制器；

所述IQ调制器对基带I路模拟波形和基带Q路模拟波形结合中频本振信号进行IQ调制，产生中频混沌信号并输入发射上变频模块；

所述发射上变频模块对中频混沌信号和射频本振信号进行混频，产生所需要的射频混沌信号；

所述基带IQ路波形产生模块的工作时钟、所述中频本振信号和射频本振信号均由频率源提供；

所述基带IQ路波形产生模块包括：混沌序列产生器、带通滤波器、两个变频器和两个低通滤波；其中，两个变频器为并联，每个变频器和一个低通滤波器串联；

所述混沌序列产生器，用于产生混沌序列并输入带通滤波器；

所述带通滤波器，用于对混沌序列进行带通滤波处理，得到带限混沌序列并同时输入两个变频器；

所述两个变频器，用于对带限混沌序列进行数字下变频，得到两路正交的基带混沌信号，并分别输入各自串联的低通滤波器；

所述两个低通滤波器，用于对两路正交的基带混沌信号分别进行低通滤波处理，得到混沌雷达的基带I路波形数据和基带Q路波形数据；

所述混沌序列为：

x(n+1)＝k·x(n)·(1-x(n))

其中，x(n)表示Logistic混沌信号映射的当前值，x(n+1)表示Logistic混沌信号映射的下一个迭代值，k为Logistic混沌信号映射的参数，n为Logistic混沌信号映射序列的序号，n＝0,1,2,…,N_P-1，N_P为每个发射脉冲对应的Logistic混沌序列长度：

N_P＝T_P·F_sr

其中，T_P为发射脉冲信号时长，F_sr为DAC模块的采样率；

所述带限混沌序列x_B(n)为：

其中，h_B(k)为带通滤波器系数，k＝0,1,2,…,K-1，K为带通滤波器阶数，h_B(k)根据带通滤波器的通带范围[0.5-B_r/F_sr,0.5+B_r/F_sr]计算得到，B_r为雷达发射的混沌波形的带宽。