Matlab基于FPGA的旁瓣抑制滤波器设计仿真(2)
4.1 FPGA技术 30
4.2 FIR滤波器的FPGA实现方法 33
4.3 旁瓣抑制滤波器的实现设计与结果验证 35
4.4 本章小结 38
结论 39
致谢 40
参考文献 41
1 绪论
1.1 研究背景与意义
随着空间技术的发展，雷达要观测的目标已脱离地球进入宇宙。对于这种飞行速度极高，飞行路程极远的目标（如卫星，导弹，飞船等）进行观测和跟踪，雷达就应具有探测距离远，测量精度高，分辨能力强的性能。为了提高雷达目标发现能力、测量精度和分辨能力，要求雷达信号具有大的时宽带宽积。对于单载频脉冲，信号的时宽带宽乘积近似于1，测距精度和距离分辨力同测速精度和速度分辨力以及检测性能之间存在着不可调和的矛盾。所以在匹配滤波器理论指导下，产生了脉冲压缩的概念[1]。脉冲压缩技术使雷达提高检测能力的同时又不降低距离分辨力，较好地解决了雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾，同时也是雷达反隐身、抗电子干扰以及对抗反辐射导弹的重要手段。
1.2 研究现状
1.3 本文的主要工作与内容安排
论文的主要工作和内容安排如下：
第一章绪论主要讲述本课题的研究背景，简要介绍了雷达的脉冲压缩技术，旁瓣抑制技术和FPGA实现技术的发展现状。
第二章概述了脉冲压缩的基本原理和数字脉冲压缩技术的实现方法；详细探讨了线性调频信号和二相编码信号的基本原理和信号特点；着重研究了二相编码信号的脉冲压缩处理系统，并以13位巴克码为例，仿真分析了巴克码序列的匹配脉压特性。
第三章介绍了旁瓣抑制技术的发展概况，对二相编码信号的旁瓣抑制滤波器的设计进行了分析和研究。重点针对13位巴克码序列，分别采用了线性规划算法，凸优化法和改进的LMS算法设计了失配滤波器来降低旁瓣，并采用Matlab进行了仿真，对仿真结果进行了分析和比较。
第四章介绍了FPGA的基本组成结构和设计实现流程；探讨了FIR滤波器的FPGA实现结构；研究了二相编码信号旁瓣抑制滤波器的FPGA实现，给出了具体方案和实现的模块设计，并针对13位巴克码旁瓣抑制滤波器的设计进行了FPGA的仿真实现，对结果进行了分析和验证。
结论对本论文工作进行了总结，并对本课题做了展望。
2 脉冲压缩技术
2.1 脉冲压缩概述
脉冲压缩技术是一种被广泛应用于现代雷达系统中的有效技术[13]。所谓脉冲压缩，就是采用相对较宽的脉冲发射以提高发射信号的平均功率，保证足够的最大作用距离，而在接收时采用匹配滤波器对回波信号进行脉冲压缩，获得窄脉冲信号，使雷达提高检测能力的同时又不降低距离分辨力，因而能较好地解决作用距离和分辨力之间的矛盾。
2.1.1 脉冲压缩原理与特点
对于雷达信号系统来说，我们可以将其距离分辨率表示为：
其中 为光速（≈3.0×108m/s）, 为发射信号的带宽。
对于单载频脉冲雷达系统， ，其中 为发射脉冲时宽。因此，其距离分辨率为：
而对于脉冲压缩系统，发射波形时往往在相位或频率上进行调制，而接收时将回波信号加以压缩，使其等效带宽B满足 。若我们令 ，其中 为经过脉冲压缩后的信号有效时宽。可得其距离分辨率为：
比较单载频脉冲系统和脉冲压缩系统，我们可以看到，脉冲压缩系统可用宽度为 的发射信号来获得与发射信号宽度为 的单载频脉冲系统相同的距离分辨率。发射脉冲宽度 与经过脉冲压缩后的有效信号宽度 之比即为脉冲压缩比：