小型雷達數字信號處理系統的分析

陳春 董源

摘要：隨著近年來數字信號與模擬信號應用技術的不斷發展，數字信號與模擬信號處理設備不斷向小型化的發展趨勢邁進，為了能夠系統性的證明小型雷達數字信號處理模式與傳統的模擬信號處理模式相比，綜合性能以及設備體積方面擁有更為強大的優勢。筆者借助本文，首先對小型雷達數字信號處理系統的行業背景以及系統的原理概要進行了簡單的敘述，以此為基礎，進一步的闡述了小型雷達數字信號處理系統的內部原理，并從三個方面對，小型雷達數字信號處理系統的結構化設計方案進行了深入贅述，并在軟件結構化設計方案方面提出了筆者自己的見解。

關鍵詞：小型雷達;信號處理系統;數字信號

小型雷達數字信號處理系統是一套主要借助脈沖多普勒體制，以及硬件設施，例如信號處理裝置，接收裝置，數據處理裝置以及外部接收天線和伺服設備等模塊化設備，組成的用于利用數字化模式對接收的信號進行處理的系統。為了能夠實現雷達對目標頻率高精確度的捕獲與追蹤功能，小型雷達數字信號處理系統需要對回波信號進行波普以及頻率的全面分析及數據處理，并且借助強大的數據處理系統，完成一系列的內部操作以實現外部功能。實現此功能的全部流程，需要獲得硬件和軟件性能的全方位支持，也就是說，此功能需要借助完善的硬件與軟件平臺才能實現。基于可靠的軟硬件平臺，可針對設備使用的實際環境隨意改變路線及方向，同時提高目標頻段的截獲效率。

一、小型雷達數字信號處理系統的內部原理

一般情況下，接收器，數據緩存處理裝置，數據重組處理裝置，多路轉換開關以及壓控振蕩器都是小型雷達數字信號處理系統的硬件組成部分。具體的內部工作流程，首先對獲取的樣本進行數據重組，根據重組后數據的部分特點進行時域加窗工作，大幅削減遏制波段旁瓣的產生概率，基于先期處理的數據進行下一步的波譜頻率分環節，波譜分析環節主要通過在規定頻域內對捕獲信號進行細化檢測的方式實現的。整個信號及數據處理流程當中，這一環節至關重要，這一環節的處理效率及準確性直接影響有效截獲目標的真實性，在此環節準確無誤的基礎上，才能對目標實現進一步的追蹤工作。在對目標信息進行多普頻率分析工作的同時，小型雷達數字信號處理系統會對目標的頻率信息以及方位誤差進行統計分析，實現在復雜環境下的優選目標追蹤功能。

二、小型雷達數字信號處理系統的結構化設計方案

2.1微型計算機處理硬件

對于高度數字化的小型雷達數字信號處理系統來說，在所有的硬件模塊當中，影響處理系統整體性能的核心硬件便是微型計算機的處理器。在大多數小型雷達數字信號處理系統所選擇和使用的計算機處理器的型號當中，TMs320C25處理器最受歡迎，這款處理器由美國商業科技公司生產，在處理技能內部有16位的固定地址及數據總線。與此同時，小型雷達數字信號處理系統還擁有多組數據存儲裝置，這些數據存儲裝置均為16k高速存儲器，分別用于存儲中央處理器運行過程中產生的不同類型的數據。

2.2雙通道頻率正交處理器

為了全面提高小型雷達數字信號處理系統的工作效率，就不得不提前對數字信號進行預備處理，而雙通道頻率正交處理方法就是實現此功能的主要途徑。利用雙通道頻率正交處理方法，可以完美的實現接收端信號轉換為正交和相互作用的雙通道視頻信號，有效地降低了接收端對采樣頻率的工作標準，使得設備整體無論是在制造成本還是在結構優化方面都具備較大的研究發展空間。而雙通道頻率正交處理器主要由三個雙通道中頻混頻器組合而成，能夠實現對接收裝置方位差以及俯仰差等通道獲得的信號進行即時處理工作，大幅提高了小型雷達數字信號處理系統的綜合性能和工作效率。

2.3模擬信號與數字信號雙向轉換器

利用模擬信號與數字信號雙向轉換器，可以實現八路模擬信號的同時輸入的功能。但這樣的功能再提高了小型雷達數字信號處理系統的輸入性能的同時，也大大提高了模數雙向轉換的誤差。因此，為了解決這樣的問題，可以將不同通道的A/D芯片調整為同一規格，實現不同通道信號數據的共享。利用這一規格的芯片能夠提高開關轉換速度，實現數字信號與模擬信號雙向轉換器對不同通道的信號進行獲取和處理的工作。

三、小型雷達數字信號處理系統的軟件結構化設計方案

通過優化雷達數字信號的處理模式，選用運行效率較高的程序匯編語言，完成軟件的設計與開發工作，對于小型雷達數字信號處理系統綜合性能的全面提升至關重要。在軟件設計開發之初，首先對軟件所能實現的功能進行結構化分析，制定初期的模塊化設計目標。與此同時，將各模塊的設計目標分配到不同的軟件編寫單位，利用自頂向下的軟件開發模式，實現小型雷達數字信號處理系統軟件的高效率開發工作。而軟件的功能模塊主要分為總控制模塊，算法控制模塊，工作控制模塊以及子程序控制模塊等多個模塊化結構。

四、結束語

數字信號與模擬信號技術的不斷發展及廣泛應用，使得數字信號與模擬信號處理設備持續小型化，借助本文，筆者首先對小型雷達數字信號處理系統的行業背景以及系統的原理概要進行了簡單的敘述，以此為基礎，進一步的闡述了小型雷達數字信號處理系統的內部原理，并從微型計算機處理硬件，雙通道頻率正交處理器以及模擬信號與數字信號雙向轉換器對小型雷達數字信號處理系統的結構化設計方案進行了一體化的分析，希望能為我國的小型雷達數字信號處理系統的研發工作提供一定的參考性建議。

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