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摘要：本文主要对基于FPGA和DSP的雷达信号处理的设计方法进行了分析，对新型的工作原理图进行了明确，然后对硬件电路设计以及软件电路设计进行了探究，在此基础上对这种信号处理系统的设计优点进行了总结，希望能为基于FPGA和DSP雷达信号的处理以及传输工作提供良好的参考依据。
关键词：FPGA；DSP；雷达信号处理系统；设计
基于PGA和DSP的雷达信号处理系统的设计工作，可以对传统设计过程中存在的问题进行有效的解决。其中DSP属于一种处理器，在应用的过程中可以根据相应的指令，对一些算法流程进行明确，并且发挥出了良好的控制效果；而FPGA属于现场可编程器件，在整个设计过程中具有一定的易操作性，可以在很快的时间内对内部做出调整，最终实现对系统的重新构建。
1常规信号处理系统的设计
在对以往的雷达信号处理系统进行设计的过程中，设计人员首先需要对应用范围进行了解，然后在此基础上对具体的算法流程进行明确，并构建出完善的系统结构，通常情况下需要将结构划分为相应的模块，然后才能开展对电路的设计工作。但是这种设计方法存在着非常大的局限性，主要是因为其中产生的数据量非常的大，这就导致在设计过程中需要对系统的可重构性以及扩展性进行全面的分析，并且还需要构建出统一的处理平台。另外，在常规的信号处理系统设计过程中，在任务方面呈现出了一定的多样性，大部分由模拟电路完成的功能都转化为数字的方式进行处理。在不同的阶段中，系统所处理的任务具有明显的差异，这就需要系统发挥出多种功能，需要在一定程度上满足一定的通用性。
2雷达信号处理机方案设计
2.1总体设计思想
在对雷达信号处理系统进行设计的过程中，需要在以下功能上得到充分的发挥：首先，需要完成对中频信号的采集工作，同时还需要对数字下变频进行合理的采集，在此基础上才能获取到相应的数字信号。在对信号进行处理的过程中，当处理工作完成之后，需要对非合作运动目标相关的参数进行测量，同时还需要对其中存在的误差进行求取，对AGC实现一定的控制作用。基于FPGA和DSP的雷达信号处理系统，需要实现的处理功能主要包括了脉冲压缩、求模以及通道校准等，其设计工作原理图如下图1所示。
图1设计结构框图
2.2系统模块化设计方案
在对信号进行处理的过程中，不仅要对脉冲压缩模块、MTD模块、显示数据存储模块进行利用，另外，还涉及到了与雷达信号同步以及内部处理同步产生的模块、自检数据产生模块以及不同测试点测试数据采样存储模块等。通过这种模块可以使信号处理系统在功能方面呈现出一定的多样性，这样相关的研究人员在进行测试以及观察工作的过程中，就可以对整个过程进行不断的简化，从而可以对每一个功能模块的实际情况进行全面的了解。其中脉冲压缩模块的功能是在发射峰值功率受到一定影响的基础上，通过匹配滤波器作用的发挥，可以将接收到的宽脉冲信号转变为窄脉冲信号，并且在能量上与之前保持一致，它通过这种方式可以有效提升距离分辨率，并且也能完成距离较远的探测工作，这样就能对雷达作用距离以及距离分辨力之间存在的问题进行合理的解决。MTD模块就是在对多种滤波器利用的基础上，将其中存在的杂波进行去除，然后获取到运动目标的回波，通过这种方式可以在很大程度上提高检测运动目标的能力，并且还能使雷达的抗干扰能力得到明显的提升。
3系统的硬件与软件设计
3.1系统硬件设计
结合以上的设计方法进行分析，在对雷达信号处理系统的硬件机构进行设计的过程中，其结构如下图2所示。其流程主要可以划分为以下三个方面：一是预处理，雷达接收器通过对相关信号的接收，经过放大器进行滤波之后进行采样，其中主要包括了对数据格式的有效转变，以及对数字脉冲的压缩等；二是信号处理阶段，信号处理系统需要结合相关的工作方法，然后完成对MTD检测以及CFAR的处理工作；三是对处理之后的结果进行总结和处理。在这一过程中主要是由DSP芯片进行处理的，在经过相应的转换之后呈现出来。另外，在对相关电路进行连接的过程中，需要保证电平转换芯片的特定性。
图2雷达信号处理的硬件结构设计图
3.2系统软件设计
在对雷达信号处理机软件进行设计的过程中，其设计环节主要可以划分为以下两个方面：一是FPGA的内部功能模块设计。这部分设计工作在整个设计过程中起到了非常重要的核心作用，该模块的功能主要体现在了对回波数字信号的有效处理。在对FPGA内部功能模块进行设计的过程中，需要实现计算机以及数模转化器之间的通讯功能，在逻辑设计时主要包括了RS232接口逻辑、与DSP接口逻辑以及信号处理算法逻辑等；二是DSP的控制程序设计。该部分设计在整个系统当中起到了重要的控制作用，并且还能实现对信息的有效调节。DSP与FPGA之间，在对EMIF利用的基础上，可以实现数据之间的有效转换。在对DSP软件进行设计的过程中，主要涉及到了两个部分的内容，分别是接收程序与串口程序。接收程序主要是从EMIF内对相应的处理结果进行获取，然后储存在RAM当中。串口程序在完成相应信号处理工作之后，然后到相应的数据处理系统中发布任务。
4基于PGA和DSP雷达信号处理系统的优势
基于PGA和DSP雷达信号处理系统的设计特点主要体现在了高度并行、数据存储量大以及具有较高的实时性，其优势主要包括了以下几个方面：第一，可以实现软件与硬件功能的有效划分，对于一个相同的算法而言，通过硬件所呈现出的效果就是速度非常快，并且具有较高的是实时性。但是因为软件在设计过程中具有一定的复杂性，并且在精准度方面经常会受到各种因素的限制。而通过PGA和DSP的共同构造可以不仅可以保证一定的时效性，并且还能满足一定的精准需求；第二，针对于外部接口具有一定的多样性，不仅可以作为板卡进行使用，同时也可以在CPCI机箱上作为标准板卡进行使用。另外，其中还具备非常多的地层软件，这样就能为二次开发工作的开展提供良好的基础条件；第三，通过对通用化信号处理模块的有效设计，可以按照实际的要求，对软件的参数做出相应的调整，这样就能为用户的使用过程提供很大的便利；第四，在高速串行互联网技术不断完善的背景下，可以对系统发展过程中存在的宽带问题进行合理的解决，在对串行通道利用的基础上，逐渐改变度并行总线的利用。由以上内容可以看出，基于PGA和DSP的雷达信号处理系统可以呈现出很多的优势。
5结语：
综上所述，在雷达系统当中，雷达信号处理是其中非常重要的一项组成部分，并且在雷达技术不断发展的过程中，也将重点放在了信号的处理方面。本文主要针对基于PGA和DSP的雷达信号处理系统的设计工作进行了分析，并对软件以及硬件结构设计进行了探究。通过相关的实验结果可以看出，基于PGA和DSP下的信号处理机可以呈现出非常明显的优化，处理功能以及适应能力上都有了明显的提升。
参考文献：
[1]黄海牛.基于DSP+FPGA的雷达信号处理板系统设计[D].国防科学技术大学，2014.02
[2]韩涛，孙娟，刘汝猛，裘磊.一种基于DSP+FPGA系统架构的雷达实时信号处理系统的设计与实现[J].空间电子技术，2015.04
[3]张洪峰.基于FPGA+DSP+ARM硬件平台下的雷达信号处理系统设计[J].科技视界，2015.10