基于FPGA的数字脉冲压缩系统实现
2．2．3 块浮点数据格式
在数字信号处理系统中，数据表示格式可分为定点制、浮点制和块浮点制，它们在实现时对系统资源的要求不同，工作速度也不同，有着不同的适用范围。定点表示法使用最多，简单且速度快，但动态范围有限，需要用合适的溢出控制规则(如定比例法)适当压缩输入信号的动态范围，但这样会降低输出信号的信噪比。浮点表示法的优点是动态范围大，可避免溢出，能在很大的动态范围内达到很高的信噪比，主要缺点是系统实现复杂，硬件需求量大，成本和功耗高，而且速度较慢。
块浮点表示法兼有定点法和浮点法的某些优点，是以上2种表示法的结合。这种表示法首先对一组数据进行检测，归一化最大数的小数部分，再建立适当的指数。接着把剩下数据的小数部分转化为合适的数，使它们可以使用最大数的指数。块浮点算法的主要优点是：大动态范围、低截断(或舍入)噪声，是一种有效的数据表示形式。从芯片实现角度上看，块浮点表示法能够保证较高的信号处理质量，尤其适用于FFT运算的场合。脉压模块中的FFT核带有块浮点运算的功能，整个运算过程中的数据格式表示如图5所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/191544.htm
ADC输入数据为14 b的二进制补码形式，对其低位补零扩展为16 b(IP核要求的输入精度)后送入FFT运算单元，输出结果为16 b的定点数以及指数EXP1。复乘包括乘法和累加运算，即FFT结果与匹配系数进行16 b×16 b的乘法运算，所得结果再进行加法运算；在进行加法运算前，所有数据扩展为33 b以防止溢出的发生，最终数据截取高16 b送入IFFT处理单元，输出为16 b的定点数和指数EXP2，将其与EXPl相加后
得到指数EXP。脉压的最终结果即为IFFT后的16 b定点数以及指数EXP，两者分别存储在FPGA片内RAM中。
2．3 脉冲压缩模块的测试
设输入理想LFM信号参数如下：带宽B=40 MHz；时宽T=6μs；系统样本速率为60 MHz；使用海明窗加权。在上述条件下，脉冲压缩系统的输出结果对数图如图6所示。
在图6中，横轴代表距离采样单元，即系统最小距离分辨率。通过系统实际处理结果与Madab仿真结果的对比验证了设计的正确性和实用性。
3 结语
系统采用ADS5500完成14位、60 MSPS的数据采集，并在FPGA中实现1 024点的数字脉冲压缩。设计采用并行流水方式提高工作速度，而块浮点算法则充分保证运算的精度。IP核的复用大大降低硬件规模，从而使整个系统具有高速度、高精度和低功耗的特点。
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