一种基于FPGA的雷达信号检测与接收系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112924948A(43)申请公布日2021.06.08(21)申请号202110072354.7(22)申请日2021.01.20(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人章秀银梁嘉辉杨俊黄丽英林树棉林超(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人王东东(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)G01S7/285(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于FPGA的雷达信号检测与接收系统(57)摘要本发明公开了一种基于FPGA的雷达信号检测与接收系统，包括至少一个检测与接收通道，每一个检测与接收通道包括前端接收模块，用于接收空间中特定频段的雷达信号；高速收发器模块，用于对雷达射频信号与直流信号进行比较及采样，得到采样后的雷达信号；频率检测模块，用于对采样后的雷达信号进行频率检测，估算得到雷达信号的载波频率；下变频模块，用于根据载波频率产生对应频率的下变频载波信号，并与雷达信号相乘得到下变频信号；滤波抽取模块，用于对下变频信号进行滤波抽取处理，得到雷达基带信号。本发明实现了一种设计灵活、轻便的雷达信号检测与接收系统。CN112924948ACN112924948A权利要求书1/2页1.一种基于FPGA的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，包括至少一个检测与接收通道，每一个检测与接收通道包括：前端接收模块，用于接收空间中特定频段的雷达信号；高速收发器模块，用于对雷达射频信号与直流信号进行比较及采样，得到采样后的雷达信号；频率检测模块，用于对采样后的雷达射频信号进行频率检测，估算得到雷达信号的载波频率；下变频模块，用于根据载波频率产生对应频率的下变频载波信号，并与雷达信号相乘得到下变频信号；滤波抽取模块，用于对下变频信号进行滤波抽取处理，得到雷达基带信号。2.根据权利要求1所述的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，所述高速收发器模块包括差分接收端口、均衡器及串并转换器，其功能等效为一个差分输入的单比特高速ADC，采样得到N路并行的雷达信号。3.根据权利要求1或2所述的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，所述直流信号的数值大小为雷达射频信号的直流成分大小，若雷达信号无直流成分，则直流信号取模拟地信号。4.根据权利要求3所述的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，高速收发器模块包含多对差分接收端口。5.根据权利要求1所述的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，所述滤波抽取模块包括流水并行求和器、累加器和FIR滤波器。6.根据权利要求1所述的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，用于对采样后的雷达射频信号进行频率检测，具体为：对采样的雷达射频信号进行有效性判断，若信号有效则发送有效起始信号；收到有效起始信号后，根据设置统计数据长度M，开始统计有效信号在一段时间数据内的脉冲个数M0；得到统计数据后，根据高速收发器模块的采样速率Fs以及载波频率估算公式进行分析计算，估算得出雷达信号载波频率Fc；多次估算结果与先前载波频率值比较，判断当前的载波频率值是否需要变更，若否，则维持先前载波频率值；若是，则更新为新的载波频率值。7.根据权利要求6所述的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，所述频率检测模块通过采样后单比特雷达信号的特性估算得出其载波频率，其估算公式为：Fc≈Fs·M0/M其中Fc为估算所得的雷达载波频率，Fs为高速收发器的采样速率，M0为某段时间内采样数据的脉冲个数，M为某段时间内统计数据长度。8.根据权利要求1或6所述的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，频率检测模块连续多次进行载波频率估算，若估算所得载波频率值均相同且与先前的载波频率值不同，则将载波频率值更新并传递到下变频模块；若多次估算所得载波频率值不完全相同，则不更新载波频率值，下变频模块保持先前或者默认的载波频率值。9.根据权利要求1所述的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，高速收发器模块、频2CN112924948A权利要求书2/2页率检测模块、下变频模块及滤波抽取模块均集成在FPGA芯片上。10.根据权利要求5所述的雷达信号检测与接收系统，其特征在于，流水并行求和器和累加器的处理等效于级联积分梳状滤波和1/(k*N)抽取，FIR滤波器对低采样率信号进一步滤除带外噪声，降低下变频信号的采样速率并滤除带外噪声。3CN112924948A说明书1/5页一种基于FPGA的雷达信号检测与接收系统技术领域[0001]本发明涉及信号处理领域，具体涉及一种基于FPGA的雷达信号检测与接收系统。背景技术[0002]随着雷达战场环境的日益复杂，雷达接收系统需要完成任务的难度和复杂性也日益增加。现代雷达信号覆盖