雷达模块集库缩短系统开发周期

作者：Meena Das Electronics and Radar Development Establishment (LRDE), DRDO E 科学家 dmeenasatish@yahoo.co.in Karthik Kabbinahitlu Subrahmanya Electronics and Radar Development Establishment (LRDE), DRDO 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 工程师 karthik.urimajalu@gmail.com Taniza Roy Electronics and Radar Development Establishment (LRDE), DRDO C 科学家 tanizaz@yahoo.com Gnana Michael Prakasam Electronics and Radar Development Establishment (LRDE), DRDO F 科学家 lgmprakasam@yahoo.com 用雷达模块集库缩短系统开发周期 雷达模块集库为使用 FPGA 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 复杂系统提供可从通用 Simulink 环境中选择的组件 技 术 长 廊 赛灵思中国通讯 27 期 © 2007 Xilinx Inc. 版权所有。XILINX、Xilinx 标志以及本文件中包括的其他品牌名称，是 Xilinx, Inc. 的商标。所有其他商标都是其各自所有者的财产。 在使用 FPGA 实现复杂系统时，设 计 人 员 常 常 为 冗 长 的 开 发 周 期 而 苦 恼。我们在 The MathWorks Simulink 环境中设计的雷达模块集库提供可解 决这一难题的预综合组件。 雷达模块集库组件直接在目标电路 板上为 Xilinx® FPGA 生成编程代码。 因此，这些模块可以为专用功能提供 一种不必使用多个模块的单一设计解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 对于像复杂雷达系统这类应用，单 一设计解决方案可以加快开发工作，避 免让设计人员从头开始设计。为了重点 说明这一功能，本文讲述如何在雷达接 收器设计中使用典型的雷达模块集库组 件。 可以 像 使 用 X i l i n x S y s t e m Generator 组件一样使用这些库组件。 这些模块针对 FPGA 资源利用率进行 了优化，并且在雷达模块集库中进行 了预 综 合 与 编 译 。 像 S y s t e m Generator 模块集一样，库中的每个 组件都配备有配置和正确使用所需的参 数化模块和帮助菜单。 雷达模块集库的首版包括一个用于 从实际样本生成复杂视频的正交解调 器、多种雷达接口模块、一个灵敏度时 间控制 (STC) 模块和一个信号处理模 块（图 1）。设计人员在设计复杂系 统时普遍需要这些组件。 我们的设计小组是使用 VHDL 和 System Generator 工具设计雷达模 此接口模块包含多种组件，如全球 定位系统 (GPS) 接收器接口模块、曼 彻斯特码转换 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 接口模块、可控接 收器接口模块和 RS232 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 接口模 块。 此模块连接系统与 GPS 接收器。 此模块要求接收器符合 Trimble 标准接 口协议 (T S I P )。此组件最初是为雷达 系统与 GPS 接收器连接设计的，但您 可以将其用在任何需要符合同样协议 的 GPS 接收器接口的场合。 按照 TSIP 的要求，FPGA 存储器 中存有初始化、请求和报告包。初始 化包用于在初始化 GPS 时设置 GPS 参数。这些包决定 GPS 的工作模式、 将使用的滤波器和 I /O 端口状态。初始 化完成后，用请求包来查询 GPS 的健 康情况与状态。报告包处理系统对 GPS 接收器发出的所有查询。 此模块用作波束导向器 (BSU) 与另 一雷达子系统之间的接口。B S U 的报 文由一 个 标 题字后跟描述性文字组 成。标题字中说明其后跟的字数。报 文编码使用标准 CMI 协议。此模块可 为任何符合 CMI 协议的系统提供接口 解决方案。 此模块通过提供启动接收进程的控 制信号来实现系统之间的连接，符合 RS232 雷达应用标准。该模块要求在固 定时长内依据控制信号作出应答，该固 定时长由下一控制信号的发生时间决 定。 此组件专用来支持通讯控制器的实 现，符合 RS232 串行通讯标准。此模 块支持发射和接收两种进程。您可以 从该组件的 GUI 用适当的通讯波特率 配置该组件。 此模块包括多种信号处理功能，如 脉冲压缩和多普勒滤波器处理。脉冲压 缩模块发射长码脉冲，并且处理接收到 的回波，以获得相对较窄的脉冲。多普 块 集 库 及 其 组 件 的 。该库 专 用 于 在 Xilinx FPGA 上实现。 集成库组件 本部分讲解设计雷达模块集库各组 件所依据的原理。 正交解调器将实际输入的采样信号 分解成同相和正交（ I 和 Q）分量， 然 后将中频信号解调为基带信号。 可以将此组件用作接收器设计的一 部分，直接从设计模型生成 FPGA 编程 用的位文件。 灵敏度时间控制是一种用于雷达接 收器的增益控制方法。增益控制将接收 器增益的灵敏度作为探测范围的函数进 行调整，以此来调节返回信号的强度。 STC 使接收器增益随探测范围变化，以 削弱接收器输出对探测范围的依赖性， 从而减少杂波对接收器饱和度的影响。 STC 有助于增大接收器的动态探测范 围，通过实时选择适宜的 STC 规律来防 止接收器饱和。尽管实现此功能需要复 杂的对数计算，但此库组件仍然对设计 人员有所帮助，因为他们通过简单的拖 放操作即可在新设计模型中使用库组 件。 图 1 – 雷达模块集库 技 术 长 廊 2007 年冬季刊 勒滤波器模块从雷达回波信号中提取多 普勒信息。 互动式组件帮助 选择此组件可提供关于该组件的第 一级信息，信息形式与 Simulink 中其 他模块描述相似。进一步详细信息在 S i m u l i n k 中以帮助文件的形式提供 （图 2）。这些帮助文件为设计人员 配置组件提供支持。 雷达接收器示例 正交解调器组件模块是现代接收器 的重要构建模块，用于解调中频 ( I F ) 信号和生成视频信号。此组件要求采 样频率是中间频率的四倍。基频样本 输入信号形成解调器组件的实时输入。 除此之外，该组件需要用于配置库组件 的相应 I 和 Q 放大系数。 正交解调器组件的设计包括多种功 能的模块设计，如滤波、正交分量提 取、符号扩展、降率采样以及 I 和 Q 信号的多路复用（图 3）。在数字域中 为提取 I 和 Q 分量选取适宜的滤波 器是设计的关键。 可以将 Simulink 中的雷达模块集 组件模型直接用作 System Generator 模型来实现正交解调器。为新设计配 置组件非常容易，只要从雷达模块集库 中拖放组件即可。功能设计模型要求硬 件实现所需的输入具有正确的格式。像 其他 System Generator 模型一样， 此组件为 Xi l inx FPGA 生成代码， 然后您可以将这些代码下载到目标系 统。此过程比使用离散模型设计快得 多。 以下讲解用该组件进行雷达接收器 设计的方法。图 1 所示为典型雷达接 收器测试用例中的正交解调器组件的 设计模型。此组件的输入作为线性调 频 (L F M ) 码的回波样本，其采样频 率是 20 MHz， IF 是 5 MHz，基带频 率是 2.5 MHz。 I 和 Q 放大系数分 别设为 [0 -1 0 1] 和 [-1 01 0]。 我们在仿真环境下用 ModelS im 软件 对 模 型 的逻辑和 时序进 行 了评 估，结果生成了所需的 I 和 Q 分量。 为了检验和鉴定组件输出，在基带频 率下用复共轭 LFM 码对其进行了脉冲 压缩（图 3）。由于组件的输出是在 基带频率下解调的 I 和 Q 信号分量， 所以脉冲压缩的输出显示为一个理想波 峰；因此，组件的功能通过了鉴定。 结论 可以在 The MathWorks Simulink 中为任何实时应用配置通用库组件， 无需变更其他编程级方面。这些模块可 以为专用功能提供一种不必使用多个模 块的单一设计解决方案。 在实现过程中，大多数设计模块都 使用 IP 核元件，以缩短传播延迟。这 些自定制的核可提供很高的性能面积 比，从而用较少的 FPGA 资源和较短 的时间有效地实现逻辑。 衷心感谢 Avnet Pvt. Ltd. 的 Soumitra Das 和 Sandeep Kulkarni 为撰写本文 提供大力支持。 图 2 – 互动式组件帮助 图 3 – 正交解调器组件的设计模型及其脉冲压缩结果 技 术 长 廊 赛灵思中国通讯 27 期