當前位置:首頁 > 測試測量 > 測試測量
[導(dǎo)讀] 摘要:為了解決采用DSP技術(shù)的雷達模擬器的硬件外圍電路設(shè)計復(fù)雜、人機交互界面設(shè)計繁瑣的問題,利用FPGA芯片控制能力強,設(shè)計靈活以及LabVIEW語言易于實現(xiàn)人機交互界面設(shè)計等優(yōu)點,采用計算機結(jié)合NI公司的PCI-5

    摘要:為了解決采用DSP技術(shù)的雷達模擬器的硬件外圍電路設(shè)計復(fù)雜、人機交互界面設(shè)計繁瑣的問題,利用FPGA芯片控制能力強,設(shè)計靈活以及LabVIEW語言易于實現(xiàn)人機交互界面設(shè)計等優(yōu)點,采用計算機結(jié)合NI公司的PCI-564OR數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡,設(shè)計了雷達回波模擬器。利月Matlab仿真出線性調(diào)頻、雜波、干擾等信號數(shù)據(jù)后,通過PCI總線把它們寫入板卡的FPGA中,由FPGA控制時序,經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)送出,從而實現(xiàn)雷達回波信號的模擬。實驗結(jié)果表明,該模擬器具有良好的通用性和精確度,并且結(jié)構(gòu)簡單,使用靈活。該設(shè)計形式對于今后雷達信號模擬器模塊化設(shè)計具有借鑒意義。

  引言

  現(xiàn)如今,為雷達檢測提供回波模擬信號的雷達回波模擬器層出不窮,而絕大多數(shù)模擬器采用微型計計算機+數(shù)字信號處理器件(DSP)+數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A) 的方式。這種方法存在兩個缺點,一是由于DSP的控制力不強,且其外圍的電路設(shè)計比較復(fù)雜;二是這種設(shè)計在軟件實現(xiàn)上是以C語言為主,而用C語言編輯人機交互界面,費時費力。然而倘若采用微型計算機+可編程邏輯器件(FPGA)+數(shù)模轉(zhuǎn)換(DA),則可避免上述問題,因此通過計算機配合 NI公司的PCl-5640R數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡產(chǎn)生雷達中頻回渡信號,在這一設(shè)計中板卡所帶的FPGA 芯片,具有很強的控制能力,設(shè)計較靈活;同時,該板卡可以用LabVIEW 編程實現(xiàn)功能,這種圖形化語言易學(xué)易用,而且有豐富的圖形件,易于實現(xiàn)人機交互界面設(shè)計,可以很好地解決上面兩個難題。

  1 系統(tǒng)設(shè)計

  該模擬器主要曲計算機和PCI-564OR數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡組成,其組成框圖如圖1所示。


圖1 系統(tǒng)組戚框圖

  計算機負責通過LabVIEW等語言,對板卡的FPGA芯片編程,并通過驅(qū)動程序驅(qū)動PCl-5640R王作。

  PCl-5640R數(shù)據(jù)收發(fā)中頻卡主要由PCI總線接口、FPGA、數(shù)字上變頻芯片AD9857、數(shù)字下變頻芯片AD6*、存儲器以及觸發(fā)電路組成。FPGA型號為Xilinx Virtex-5 SX95T,有640個乘法器,它不需要通過Maxplus Ⅱ編程,而直接用LabVIEW編程再編譯即可;AD9857有兩路14 的高性能DAC,內(nèi)部時鐘達200 MHz,內(nèi)置數(shù)字上變頻器,單端輸出, 阻抗50Ω;AD6*有兩路l4位高性能ADC,內(nèi)部時鐘達100 MHz,內(nèi)置數(shù)字下變頻器,單端輸人,阻抗50Ω。

  中頻卡在該系統(tǒng)中的主要作用是完成模擬中頻信號的輸出。它可以將主板計算出的視頻回波數(shù)據(jù)通過高速D/A芯片轉(zhuǎn)換為模擬的視頻信號,也可以利用板卡上的FPGA將田波數(shù)據(jù)存儲,再經(jīng)AD9857將信號正交混頻到中頻后經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出中頻回波。其原理框圖如圖2所示。


圖2 中頻卡原理圖

  2 功能實現(xiàn)

  2.1 功能說明

  PCI-564OR中頻卡能夠通過LabVIEW編程來實現(xiàn)其功能,而且支持其他語言程序的調(diào)用,如C,VC,LabWindows CVI 等,同時能結(jié)合 Matlab仿真技術(shù)計算出雷達回波信號及雜波等數(shù)據(jù),將 Matlab 模擬產(chǎn)生的回波數(shù)據(jù)到PCI總線傳輸至FPGA中,F(xiàn)PGA對高速的數(shù)據(jù)流進行緩沖、分離,最后送入存儲器存儲,并按照數(shù)字上變頻芯片的時序送出對應(yīng)的數(shù)據(jù),產(chǎn)生數(shù)字上變頻芯片正常工作時所需的控制信號。最后數(shù)字上變頻芯片AD9857將視頻回波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為中頻回波數(shù)據(jù)進行模擬輸出。

  該模擬器把Matlab仿真好的回波信號先進行存儲.然后不斷地循環(huán)輸出。在要求數(shù)據(jù)傳輸速率和存儲空間大小的同時,要求該模擬器必須能夠連續(xù)不斷地提供回波數(shù)據(jù),不能出現(xiàn)間斷,工作要穩(wěn)定可靠。

  2.2 PCl-5640R程序設(shè)計

  2.2.1 設(shè)計思想

  總的程序分圭程序設(shè)計和FPGA程序設(shè)計兩塊,主程序負責將數(shù)據(jù)讀取、轉(zhuǎn)換,然后送入FPGA,F(xiàn)PGA程序負責在FPGA上設(shè)計存儲器,存儲數(shù)據(jù),并將數(shù)括通過 D/A轉(zhuǎn)換送出。將Matlab仿真的數(shù)據(jù)以文本艾件的形式存儲,并通過LabVIEW中的路徑控件將文件載入,讀取數(shù)據(jù),再通過LabVIEW編程將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合送入PCl-5640R中頻板中的FPGA模塊,并經(jīng)過上變頻器AD9857輸出的數(shù)據(jù),進而送人FPGA中。由FPGA控制將數(shù)據(jù)送入AD9857,最終輸出中頻回波信號。軟件設(shè)計分主程序設(shè)計和FPGA 程序設(shè)計,結(jié)構(gòu)圖分別如圖3,圖4所示。



圖3 主程序結(jié)構(gòu)圖


圖4 FPGA程序結(jié)構(gòu)圖

  圖4中的三個模塊分別是三個定時循環(huán),它們在執(zhí)行時并無先后順序,各自按預(yù)定的時序循環(huán)。

  2.2.2 程序設(shè)計

  (1)主程序設(shè)計

  主程序的設(shè)計思路是:首先啟動 PCl-5640R板卡,然后調(diào)用仿真數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換,再將數(shù)據(jù)送入FPGA程序中處理,并不間斷地從FPGA讀取數(shù)據(jù),以監(jiān)控是否有溢出,最后判斷是否有錯誤,若有則中斷程序,如無則繼續(xù)監(jiān)控是否有溢出和有無錯誤,程序如圖5所示。

  圖5(a)是將仿真數(shù)據(jù)通過路徑控件讀入到主程序中,再轉(zhuǎn)換為16位數(shù),然后通過Host to FPGA. Write控件將數(shù)據(jù)送入FPGA程序中。圖5(b)是先通過一個邏輯控件開始一個FPGA程序中的Case結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)是用于數(shù)據(jù)讀取,然后通過一個for循環(huán)監(jiān)視Memory是否溢出和數(shù)據(jù)是否送出到AO0口,并判斷是否停止,最后結(jié)束數(shù)據(jù)讀取并使FPGA停止工作。

 ?。?)FPGA程序設(shè)計

  FPGA程序分為兩塊,一是在FPGA上設(shè)置A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能;二是在FPGA上加存儲器,將數(shù)據(jù)通過FIFO存入存儲器Memory ,再通過FIFO將數(shù)據(jù)送入設(shè)置好的AO0口,進而將數(shù)據(jù)送出。FPGA程序設(shè)計如圖6所示。


 

圖5 主程序設(shè)計


圖6 FPGA程序設(shè)計

  圖6(a)中的Nl5640R Config ADC和NI5640R Config DAC是用于在FPGA芯片上設(shè)置A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能的程序模塊,這兩個模塊是PCl-5640R特有的,只需對其參數(shù)遴行配置即可。圖6(b)中數(shù)據(jù)是通過FIFO送入Memory中,再通過計算Memory 的地址,尋址讀取數(shù)據(jù),再送到Transfer Processing這個FIFO中。圖6(c)是將數(shù)據(jù)從這個FIFO中讀取,再轉(zhuǎn)換成 14位數(shù)送入AO0口。

  2.3實驗結(jié)果

  實驗以生成較具代表性的單載頻矩形脈沖信號、線性調(diào)頻信號并添加雜波信號來檢驗?zāi)M器的信號生成功能。

 ?。? )單載頻矩形脈沖信號

  單載頻矩形脈沖信號是一種載頻為fo,脈沖寬度為TP的脈沖調(diào)制正弦信號,可表示為:


  式中:Tr為脈沖重復(fù)周期;rect ( t/Tp,)為信號的歸一化復(fù)包絡(luò)。

 ?。?)線性調(diào)頻信號

  線性調(diào)頻信號可表示為:


  式中:fo為中心頻率;Tp,為脈沖寬度,Tr為脈沖重復(fù)周期;k=S/Tp為調(diào)頻斜率;B為線性調(diào)頻信號的帶寬。

 ?。?)雜波信號

  這里模擬的是瑞利雜波,其幅度概率分布為瑞利分布,功率譜為高斯譜。

  將以上數(shù)據(jù)疊加,得到混合波形數(shù)據(jù)。將混合波形數(shù)據(jù)通過 LabVIEW程序送到PCl-5610R中頻卡。輸出的波形如圖7所示。


圖7 混合波形圖

  混合波周期為500 uS,載波頻率為65MHz,依次由脈寬為0.3 us的單載頻脈沖,脈寬為6 uS的線性調(diào)頻信號和所占時寬300 us的瑞利雜波組戚。

  3結(jié)語

  實驗結(jié)果表明,用計算機結(jié)合NI 公司的PCI-5 640 R中頻卡,配合Matlab仿真軟件,能夠根據(jù)需要產(chǎn)生較逼真的雷達模擬回波。該模擬器具有靈活性和穩(wěn)定性的特點,可以根據(jù)需要產(chǎn)生信號、嗓聲、雜波和干擾等;同時,由于板卡能夠通過LabVIEW語言對卡內(nèi)的FPGA編程來實現(xiàn)其功能,在修改參數(shù)重新對FPGA進行配置時,只需完成對應(yīng)的軟件編譯,節(jié)省了芯片再配置的時間,而且LabVIEW豐富的圖形控件為人機交互界面的設(shè)計與擴展節(jié)省了時間。本文旨在探縈模擬雷達回波信號的新途徑,在信號的實時性方面尚未實現(xiàn),由于FPGA可以以完全并行的方式進行運算,能夠在一個時鐘周期內(nèi)完成大量計算;可以滿足多目標模擬對高速運算的要求,所以在實現(xiàn)實時性上并不困難。

 

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉