[发明专利]一种高速信号处理与波束控制装置及方法

说明书

本发明提供了一种高速信号处理与波束控制装置及方法，由AD采样模块分别对两路雷达回波信号进行高速采样，采样后的数据发送到FPGA+DSP处理平台上进行数字下变频、脉冲压缩、多目标检测等雷达算法处理；同时，也在FPGA+DSP处理平台上实现了对雷达阵面所有组件相位的实时计算与控制驱动的生成，通过完成对T/R组件的控制，实现了对相扫波束的控制，其波束指向灵活，可以实现快速扫描，完成对多个动目标的检测与跟踪，并具有较好的抗干扰性能；其集成度较高，可扩展性较强，大大减少了硬件设备数量，降低了开发成本与设计难度，使雷达整机小型化，精细化，便携化成为可能。

技术领域

本发明涉及相控阵雷达技术领域，尤其涉及一种高速信号处理与波束控制装置及方法。

背景技术

目前，随着雷达应用的复杂化、特殊化，对雷达整体设计提出了很多严格的要求，在各种新技术不断涌现和完善的背景下，相控阵雷达得到了快速发展，为了达到更高的工作频段及更优的工作性能，其系统设计逐渐趋于小型化和快速化，在保证信号处理高速运行的同时，波束控制模块是相控阵雷达的关键部分。在现有的设计方法中，基于大规模集成电路的控制方案让波束控制功能趋于模块化和系统化，FPGA以及DSP等主控器件的使用，提升了波束控制的运算速度，具有编程灵活、调试方便、可移植性高等优点。

但是，在现有的方案中，信号处理与波束控制两大功能模块通常会被分开独立设计，这不仅增加了设备数量，加大了硬件成本，限制了雷达整机的重量和尺寸，也增加了各板卡之间级联的复杂度，加大了设计难度，使得调试困难，开发周期长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速信号处理与波束控制装置及方法，能够实现对相扫波束的控制，完成对多个动目标的检测与跟踪，并具有较好的抗干扰性能；集成度较高，可扩展性较强，大大减少了硬件设备数量，降低了开发成本与设计难度，使雷达整机小型化，精细化，便携化成为可能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高速信号处理与波束控制装置及方法，包括电源/时钟模块、包括AD采样模块、FPGA模块、DSP模块和控制接口模块；其中，

所述AD采样模块、FPGA模块、DSP模块、电源/时钟模块和控制接口模块集成在同一电路板上，且电源/时钟模块用于为AD采样模块、FPGA模块、DSP模块和控制接口模块提供工作所需的电源以及时钟；

所述AD采样模块用于采集输入的相控阵雷达回波信号，并将之传输给FPGA模块；

所述FPGA模块包括AD控制单元、DDC单元、SRIO接口单元、EMIF接口单元、系统控制单元、RS422接口单元、波束控制单元和总线扩展单元；AD控制单元的输入端与AD采样模块的输出端连接，AD控制单元的输出端与DDC单元的输入端连接，DDC单元的输出端与SRIO接口单元的输入端连接；EMIF接口单元的输出端与SRIO接口单元和波束控制单元的输入端均连接，EMIF接口单元还与系统控制单元通信连接；系统控制单元也与波束控制单元通信连接；

所述DSP模块包括脉冲压缩单元、动目标指示单元、动目标检测单元、恒虚警检测单元、目标信息处理单元和配置单元，脉冲压缩单元通过SRIO接口单元与所述FPGA模块连接，且脉冲压缩单元、动目标指示单元、动目标检测单元、恒虚警检测单元、目标信息处理单元依次连接，目标信息处理单元连接外部上位机，配置单元通过EMIF接口单元与所述FPGA模块通信连接；

所述控制接口模块采用管脚间隔为1mm的37芯连接器MDMI-37SNP4，系统控制单元通过RS422接口单元与控制接口模块通信连接，波束控制单元通过总线扩展单元与控制接口模块通信连接。

所述AD采样模块采用AD9650芯片，所述FPGA模块采用XC7K325T芯片，所述DSP模块采用TMS320C6678芯片。