[实用新型]一种雷达硬件信号处理器及雷达

说明书

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达硬件信号处理器及雷达。

背景技术

雷达是利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。由于其无论白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力，其不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。根据用途，目前雷达可分为天气雷达、导航雷达、目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达等。其中，天气雷达是通过间歇性地向空中发射电磁波(脉冲)，然后接收被气象目标散射回来的电磁波(回波)，探测400多千米半径范围内气象目标的空间位置和特性。其主要由天线、馈线、伺服、发射机、接收机、信号处理器、产品生成、显示终端等组成。信号处理器一般由PSP(软件可编程信号处理器)，如DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)和硬件信号处理器组成。

硬件信号处理器是天气雷达系统的核心部件，它为雷达整机提供所需的各种定时信号、IQ(同相正交)数据采集及天线控制等。硬件信号处理器的性能对整机雷达的相参性和稳定性有着重要影响，直接决定了雷达性能指标。因此，一个稳定可靠的硬件信号处理器对雷达整机就特别重要。

最初的设计中，硬件信号处理器大多采用纯硬件的实现方法，用分立元件搭建逻辑电路。电路复杂，工作量大，可读性差，可靠性低，维护成本高，根据特定的需求设计特定的电路，基本不具备通用性。

为了解决上述问题，现有技术提供了一种如图1所示的雷达信号处理器10，其采用EPLD(Electrically Programmable Logic Device，电可编程逻辑器件)系统定时器11来提供定时信号和同步信号。采用EPLD技术，上述问题有所改善，逻辑图的复杂度相对简化，可靠性得到提高，逻辑电路的软件化使得在设计、调试过程中对已经成型的逻辑电路进行修改变得可行。但由于受到集成度低的限制，EPLD容量小，单片EPLD实现的功能有限，输人/输出口数量少，与外围器件交换的数据量低，从而单片内的逻辑时序不能太复杂，使设计电路相对还是比较复杂，调试工作量大。而且大容量的EPLD功耗大，发热量高，导致稳定性不好，故障率高。

FPGA(Field—Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)是在PAL(Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑)、GAL(Generic Array Logic，通用阵列逻辑)、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。其采用了LCA(Logic Cell Array，逻辑单元阵列)，内部包括CLB(Configurable LogicBlock，可配置逻辑模块)、IOB(Input Output Block，输出输入模块)和Interconnect(内部连线)三个部分。FPGA的基本特点主要有：

1)采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。

2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

5)FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。

由此，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。其具有灵活性和及时面市的优势，越来越多地被设计者用来作为消费类、工业和汽车、有线和无线通信以及医疗市场等系统中ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)的替代方案。但目前，尚未有采用FPGA芯片的雷达硬件信号处理器。

综上可知，现有雷达硬件信号处理器在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种雷达硬件信号处理器及雷达，其采用FPGA芯片从而通过较少的硬件来实现比现有技术复杂得多的逻辑时序关系，并且具有小型化、模块化、通用性、可编程性和可修改性。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种雷达硬件信号处理器，应用于包括有接收机、发射机、天线和可编程信号处理器的雷达，所述硬件信号处理器包括：