[发明专利]基于RFSoC芯片的SAR成像实时信号处理装置

说明书

一种基于射频片上系统RFSoC芯片的SAR成像实时信号处理装置，包括射频RF转换单元、时钟单元、程序加载单元、以太网接口单元、内部缓存单元、波控接口单元、RFSoC芯片单元。射频RF转换单元与RFSoC芯片单元通过差分接口相连，时钟单元与RFSoC芯片单元通过低电压差分接口相连，程序加载单元与RFSoC芯片单元通过总线接口相连，以太网接口单元与RFSoC芯片单元通过链路口相连，内部缓存单元与RFSoC芯片单元通过总线接口相连，波控接口单元与RFSoC芯片单元通过串行接口和总线接口相连。本发明具有体积小、采样率高、可靠性强、功耗低、稳定性强的优点。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及雷达数字信号处理技术领域中的一种基于射频片上系统RFSoC(Radio Frequency System on Chip)芯片的合成孔径雷达SAR(Synthetic aperture radar)成像实时信号处理的装置。本发明可以用于直接接收雷达天线组件输出的射频信号，在单片射频片上系统RFSoC芯片完成模数转换、数字下变频、脉冲压缩、实时成像的处理，同时可通过装置上的千兆以太网接口输出成像结果数据。

背景技术

射频片上系统RFSoC芯片为赛灵思公司的Zynq UltraScale+RFSoC的系列芯片，该系列芯片内部集成有射频RF(Radio Frequency)数据转换器、SD-FEC内核、高性能UltraScale+可编程逻辑和多核ARM处理系统。传统射频数字信号调理与处理通常通常分配给不同的独立子系统中，而射频片上系统RFSoC芯片将模拟射频RF、数字、可编程逻辑阵列以及嵌入式内核集成在一个单芯片上，可直接对射频RF信号进行数据转换成数字信号，使用芯片内部的可编程逻辑以及嵌入式内核进行数字信号处理操作。合成孔径雷达SAR成像实时信号处理装置,是一种合成孔径雷达SAR成像实时信号处理系统的硬件平台，这种装置的设计技术逐步趋向于小型化、一体化，高度集成化，高性能方向。传统的合成孔径雷达SAR成像实时信号处理装置多数为高速模数转换器+现场可编程逻辑门阵列FPGA(FieldProgrammable Gate Array)+数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)结构，实现大带宽、高速实时运算处理。

西安电子科技大学在其申请的专利文献“弹载SAR成像实时信号处理系统”(申请日：2013.05.13，申请号：201310191985.6，公告号：CN 103336279 A)中公开了一种SAR成像实时信号处理系统。该系统包括：A/D采集模块、FPGA主控模块、DSP成像模块、DSP跟踪模块、上位机接口模块、伺服接口模块。A/D采集模块完成对雷达回波的模数转换；FPGA主控模块用来进行数据预处理，同时控制和协调其他模块工作；DSP成像模块用来接收预处理的数据并进行成像处理，将处理结果发送到FPGA主控模块；DSP跟踪模块用来接收预处理的数据并进行测角跟踪处理，将处理结果发送到FPGA主控模块；上位机模块用于实验室内部的系统调试，W5300为以太网接口芯片；伺服接口模块用来向FPGA模块发送弹体状态信息，同时接收FPGA模块的控制命令，实现对弹体的控制。该系统存在的不足之处是，该系统使用一片模数转换器芯片+一片可编程逻辑门阵列器件FPGA芯片+多片数字信号处理器DSP芯片的多芯片结构，由此导致系统结构繁杂，体积较大，无法实现小型化；其次系统使用的是百兆速率的以太网物理层PHY芯片W5300，无法实现更高的千兆以太网的速率，导致系统的实时性能较低。