基于FPGA技术的模拟雷达信号实现

前言

FPGA（现场可编程门阵列）是由掩膜可编程门阵列和PLD（可编程逻辑器件）演变而来的，并将二者的特性结合在一起，使FPGA既有掩膜可编程门阵列的高逻辑密度和通用性，又有PLD的可编程特性。FPAG技术的发展使得单个芯片上集成的逻辑门数越来越多，能实现的功能越来越复杂。它以编程方便、集成度高、速度快等特点受到电子设计人员的青睐。人们可以通过硬件编程的方法设计和开发ASIC（专用集成电路）芯片，极大地提高芯片的研制效率、降低开发费用。

通过应用FPGA技术，较好地为“某型雷达告警设备”的配套检测仪器实现了模拟雷达信号发生器ASIC芯片的设计，该芯片能够提供“某型雷达告警设备”测试过程中所需的多种典型的重频脉冲及制导信号等，其中包括SA-6重频信号、SA-2重频脉冲及制导信号、SA-3重频脉冲及制导信号、雷达脉冲视频等。所设计的ASIC芯片的性能较为理想。

模拟雷达信号发生器的结构

模拟雷达信号发生器的结构如图1所示。可以看到，模拟雷达信号发生器由连续波雷达模拟信号CW开关、制导信号SA-2开关、制导信号SA-3开关、时钟脉冲产生器、输出1、输出2和产生模拟雷达信号的控制芯片组成。上述开关都是高电平有效，开关的消抖动电路放在控制芯片部分考虑。时钟脉冲产生器由外部的晶体振荡器产生一个频率稳定的1MHz时钟脉冲，用来满足信号脉冲宽度的要求。“CW开关”有效时，“输出2”输出连续波雷达达模拟信号；“SA-2开关” 有效时，“输出2”输出SA-2的重频脉冲，“频脉冲，“输出1”输出SA-2的指令信号组；“SA-3开关”有效时，“输出2”输出SA-3的重频脉冲，“输出1”输出SA-3的指令信号。

ASIC芯片的设计

1芯片主要性能指标

（1）产生连续波雷达模拟信号：重频3012Hz，脉宽1μs±0.1μs；

（2）产生制导信号SA-2重频脉冲：重频2463Hz，脉宽0.5μs±0.1μs；SA-2指令信号组：重频2463Hz，每秒132个单指令，44个指令组，指令脉宽1μs±0.1μs；

（3）产生制导信号SA-3重频脉冲：重频3497Hz，脉宽0.5μs±0.1μs；SA-3指令信号同SA-3重频脉冲等。

芯片的输出和输出信号定义如下：

输入信号：连续波雷达模拟信号输入；制导SA-2输入；制导SA-3输入；时钟脉冲输入等。

输出信号：输出1；输出2。

2芯片结构

该芯片分为10个子模块，如图2所示。各子模块的作用如下：