小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的分析

陳春 董源

摘要：隨著近年來數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)處理設(shè)備不斷向小型化的發(fā)展趨勢(shì)邁進(jìn)，為了能夠系統(tǒng)性的證明小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理模式與傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理模式相比，綜合性能以及設(shè)備體積方面擁有更為強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。筆者借助本文，首先對(duì)小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的行業(yè)背景以及系統(tǒng)的原理概要進(jìn)行了簡(jiǎn)單的敘述，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步的闡述了小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的內(nèi)部原理，并從三個(gè)方面對(duì)，小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了深入贅述，并在軟件結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案方面提出了筆者自己的見解。

關(guān)鍵詞：小型雷達(dá);信號(hào)處理系統(tǒng);數(shù)字信號(hào)

小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)是一套主要借助脈沖多普勒體制，以及硬件設(shè)施，例如信號(hào)處理裝置，接收裝置，數(shù)據(jù)處理裝置以及外部接收天線和伺服設(shè)備等模塊化設(shè)備，組成的用于利用數(shù)字化模式對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行處理的系統(tǒng)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)頻率高精確度的捕獲與追蹤功能，小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)需要對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行波普以及頻率的全面分析及數(shù)據(jù)處理，并且借助強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，完成一系列的內(nèi)部操作以實(shí)現(xiàn)外部功能。實(shí)現(xiàn)此功能的全部流程，需要獲得硬件和軟件性能的全方位支持，也就是說，此功能需要借助完善的硬件與軟件平臺(tái)才能實(shí)現(xiàn)。基于可靠的軟硬件平臺(tái)，可針對(duì)設(shè)備使用的實(shí)際環(huán)境隨意改變路線及方向，同時(shí)提高目標(biāo)頻段的截獲效率。

一、小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的內(nèi)部原理

一般情況下，接收器，數(shù)據(jù)緩存處理裝置，數(shù)據(jù)重組處理裝置，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)以及壓控振蕩器都是小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的硬件組成部分。具體的內(nèi)部工作流程，首先對(duì)獲取的樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)重組，根據(jù)重組后數(shù)據(jù)的部分特點(diǎn)進(jìn)行時(shí)域加窗工作，大幅削減遏制波段旁瓣的產(chǎn)生概率，基于先期處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步的波譜頻率分環(huán)節(jié)，波譜分析環(huán)節(jié)主要通過在規(guī)定頻域內(nèi)對(duì)捕獲信號(hào)進(jìn)行細(xì)化檢測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)信號(hào)及數(shù)據(jù)處理流程當(dāng)中，這一環(huán)節(jié)至關(guān)重要，這一環(huán)節(jié)的處理效率及準(zhǔn)確性直接影響有效截獲目標(biāo)的真實(shí)性，在此環(huán)節(jié)準(zhǔn)確無誤的基礎(chǔ)上，才能對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的追蹤工作。在對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行多普頻率分析工作的同時(shí)，小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)會(huì)對(duì)目標(biāo)的頻率信息以及方位誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境下的優(yōu)選目標(biāo)追蹤功能。

二、小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案

2.1微型計(jì)算機(jī)處理硬件

對(duì)于高度數(shù)字化的小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)來說，在所有的硬件模塊當(dāng)中，影響處理系統(tǒng)整體性能的核心硬件便是微型計(jì)算機(jī)的處理器。在大多數(shù)小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)所選擇和使用的計(jì)算機(jī)處理器的型號(hào)當(dāng)中，TMs320C25處理器最受歡迎，這款處理器由美國商業(yè)科技公司生產(chǎn)，在處理技能內(nèi)部有16位的固定地址及數(shù)據(jù)總線。與此同時(shí)，小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)還擁有多組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置均為16k高速存儲(chǔ)器，分別用于存儲(chǔ)中央處理器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的不同類型的數(shù)據(jù)。

2.2雙通道頻率正交處理器

為了全面提高小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的工作效率，就不得不提前對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)備處理，而雙通道頻率正交處理方法就是實(shí)現(xiàn)此功能的主要途徑。利用雙通道頻率正交處理方法，可以完美的實(shí)現(xiàn)接收端信號(hào)轉(zhuǎn)換為正交和相互作用的雙通道視頻信號(hào)，有效地降低了接收端對(duì)采樣頻率的工作標(biāo)準(zhǔn)，使得設(shè)備整體無論是在制造成本還是在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面都具備較大的研究發(fā)展空間。而雙通道頻率正交處理器主要由三個(gè)雙通道中頻混頻器組合而成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接收裝置方位差以及俯仰差等通道獲得的信號(hào)進(jìn)行即時(shí)處理工作，大幅提高了小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的綜合性能和工作效率。

2.3模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)雙向轉(zhuǎn)換器

利用模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)雙向轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)八路模擬信號(hào)的同時(shí)輸入的功能。但這樣的功能再提高了小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的輸入性能的同時(shí)，也大大提高了模數(shù)雙向轉(zhuǎn)換的誤差。因此，為了解決這樣的問題，可以將不同通道的A/D芯片調(diào)整為同一規(guī)格，實(shí)現(xiàn)不同通道信號(hào)數(shù)據(jù)的共享。利用這一規(guī)格的芯片能夠提高開關(guān)轉(zhuǎn)換速度，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)雙向轉(zhuǎn)換器對(duì)不同通道的信號(hào)進(jìn)行獲取和處理的工作。

三、小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案

通過優(yōu)化雷達(dá)數(shù)字信號(hào)的處理模式，選用運(yùn)行效率較高的程序匯編語言，完成軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作，對(duì)于小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)綜合性能的全面提升至關(guān)重要。在軟件設(shè)計(jì)開發(fā)之初，首先對(duì)軟件所能實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析，制定初期的模塊化設(shè)計(jì)目標(biāo)。與此同時(shí)，將各模塊的設(shè)計(jì)目標(biāo)分配到不同的軟件編寫單位，利用自頂向下的軟件開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)軟件的高效率開發(fā)工作。而軟件的功能模塊主要分為總控制模塊，算法控制模塊，工作控制模塊以及子程序控制模塊等多個(gè)模塊化結(jié)構(gòu)。

四、結(jié)束語

數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)技術(shù)的不斷發(fā)展及廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)處理設(shè)備持續(xù)小型化，借助本文，筆者首先對(duì)小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的行業(yè)背景以及系統(tǒng)的原理概要進(jìn)行了簡(jiǎn)單的敘述，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步的闡述了小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的內(nèi)部原理，并從微型計(jì)算機(jī)處理硬件，雙通道頻率正交處理器以及模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)雙向轉(zhuǎn)換器對(duì)小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了一體化的分析，希望能為我國的小型雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的研發(fā)工作提供一定的參考性建議。

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