黎文杰

摘要：本文通過提供一種功率測(cè)量方法，采用FPGA+DSP的數(shù)字化處理架構(gòu)對(duì)接收的雷達(dá)信號(hào)的空域功率進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并按一定比例以電壓的形式直觀表征空域功率，以判斷雷達(dá)信號(hào)接收系統(tǒng)是否工作在要求的靈敏度點(diǎn)以內(nèi)。本文所提供的空域功率測(cè)量方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，運(yùn)算量小，測(cè)量時(shí)間短，測(cè)量精度高，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍大，可靠性高，易于工程實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：功率測(cè)量 雷達(dá) FPGA DSP

中圖分類號(hào)：TN972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）05-0000-00

現(xiàn)有雷達(dá)信號(hào)接收系統(tǒng)[1，2]中，一般包括射頻、前中單元、帶通濾波器、中頻放大器等，由于接收信號(hào)檢測(cè)通道的中放單元工作于限幅狀態(tài)，使得在后續(xù)處理時(shí)無法實(shí)現(xiàn)在特定功率段內(nèi)對(duì)接收信號(hào)功率進(jìn)行線性測(cè)量，導(dǎo)致無法知道到達(dá)接收系統(tǒng)射頻前端的信號(hào)功率變化。通過對(duì)中放單元工作狀態(tài)的改進(jìn)及對(duì)傳統(tǒng)模擬處理的數(shù)字化，本文提供一種數(shù)字化方式實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)接收信號(hào)空域功率的測(cè)量。

1信號(hào)處理流程

雷達(dá)接收信號(hào)空域功率測(cè)量的信號(hào)處理流程如圖1所示。

雷達(dá)接收信號(hào)與微波本振混頻，對(duì)混頻后的中頻信號(hào)進(jìn)行放大后濾波，其中中放單元工作于線性狀態(tài)，且使用自動(dòng)增益控制（AGC），由FPGA進(jìn)行控制。為滿足功率測(cè)量范圍的要求，對(duì)中放后的信號(hào)再進(jìn)行窄帶濾波，提取第二中頻信號(hào)，將此信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送FPGA進(jìn)行正交化處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)通過總線送DSP進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，最后按一定的比例尺將功率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電壓通過D/A送出顯示。

FPGA正交化處理[3，4]過程：將AD變換得到的數(shù)據(jù)分別與正交的兩路數(shù)字本振sin（ωt）、cos（ωt）進(jìn)行混頻，然后利用數(shù)字低通濾波器濾除高頻分量以獲得兩路基帶正交信號(hào)數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行抽取操作以降低后續(xù)處理的數(shù)據(jù)率。采用特殊選擇的采樣頻率，可以將混頻時(shí)的乘法操作替換為符號(hào)操作，在進(jìn)行數(shù)字下變頻時(shí)可以大大節(jié)省乘法器等資源。數(shù)字混頻后的數(shù)據(jù)經(jīng)過抗混疊低通濾波器濾除高頻分量（鏡頻），并進(jìn)行抽取處理以適應(yīng)后續(xù)信號(hào)處理的速率要求。輸出信號(hào)為兩路正交的I、Q信號(hào)，傳輸給DSP時(shí)將兩路信號(hào)打包為一個(gè)數(shù)據(jù)。

DSP數(shù)值計(jì)算過程：在DSP中對(duì)FPGA輸出的正交化處理數(shù)據(jù)I、Q兩路數(shù)據(jù)計(jì)算平方和，依據(jù)功率檢測(cè)端的阻抗計(jì)算功率值，并補(bǔ)償?shù)羟爸泻椭蓄l通道的增益即可得到照射信號(hào)接收系統(tǒng)輸入端功率，可認(rèn)為該功率就是照射信號(hào)的瞬時(shí)功率。為了直觀的表征當(dāng)前照射信號(hào)的空域功率，將得到的功率按一定的比例尺轉(zhuǎn)換成電壓輸出，電壓由D/A轉(zhuǎn)換器輸出，應(yīng)注意電壓不能超過D/A轉(zhuǎn)換器的輸出界限。

2電壓顯示比例尺

在本文中，選定功率裝換為電壓的比例尺為-25dBmW/V，則功率和顯示電壓對(duì)應(yīng)的關(guān)系如表1所示。

從表1的數(shù)據(jù)可以看出，在實(shí)現(xiàn)對(duì)照射信號(hào)的空域功率進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量的同時(shí)，該測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)80dB以上的照射信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量，保證至少5dB的功率測(cè)量精度。

3結(jié)語

通過將功率測(cè)量通道數(shù)字化，可實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)接收信號(hào)空域功率的快速測(cè)量，且運(yùn)算量小，測(cè)量時(shí)間短，易于工程實(shí)現(xiàn)，對(duì)判斷雷達(dá)信號(hào)接收系統(tǒng)是否工作在要求的靈敏度點(diǎn)以內(nèi)有重要意義，也可為雷達(dá)接收系統(tǒng)故障排除工作提供一定的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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