FPGA在雷达信号处理中的应用及误差分析

摘要

雷达信号处理主要是数字信号处理、计算机、超大规模集成电路(VLSI)和数字电路技术的综合应用。随着现场可编程门阵列(FPGA)的广泛应用，使得基于FPGA数字信号处理的实现在雷达信号处理中有着重要地位。FPGA的体积小、速度快、稳定性好等优点都优于DSP，因此使用FPGA实现将是雷达信号处理的必然发展趋势。同时，FPGA处理过程中的有限字长效应是非常重要的。
　　 本文根据雷达信号处理的基本原理，结合当前基于FPGA实现信号处理的能力，对雷达信号处理的FPGA实现进行研究，并且详细分析了处理中的有限字长效应。本文首先对有限字长效应作了简要介绍，在此基础上，对雷达信号处理的FPGA实现及误差作了简要叙述。其次对直接数字频率合成(DDS)的原理及其FPGA的实现作了详细叙述，并且对DDS的杂散进行了详细的分析。然后介绍了脉冲压缩的原理及其FPGA的实现，并且对其误差进行分析。最后讨论了FIR滤波器的原理及它的有效字长效应。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文的研究背景

1.2 论文内容安排

第二章 有限字长效应

2.1 引言

2.2 二进制的表示法及其对量化的影响

2.2.1 定点二进制表示及运算误差

2.2.2 浮点二进制表示及运算误差

2.2.3 尾数处理--舍入与截尾

2.3 AD的量化分析

2.4 雷达信号处理中的有效字长效应

第三章 数字波形发生器的有限字长效应

3.1 引言

3.2 DDS的基本原理

3.3 DDS的FPGA实现

3.3.1 频率累加器

3.3.2 相位累加器

3.3.3 波形存储器ROM

3.3.4 D/A转换器

3.4 DDS的杂散误差分析

3.4.1 相位截断引入的杂散

3.4.2 幅度量化引入的杂散

3.4.3 DAC的非线性对DDS输出频谱的影响

3.4.4 仿真及实验结果分析

3.5 本章小结

第四章 脉冲压缩的有限字长效应

4.1 引言

4.2 脉冲压缩的原理

4.2.1 脉冲压缩的时域法

4.2.2 脉冲压缩的频域法

4.3 脉冲压缩的FPGA实现

4.3.1 FFT IP核

4.3.2 脉压的FPGA实现

4.4 脉冲压缩的有限字长效应

4.5 本章小结

第五章 FIR滤波器的有限字长效应

5.1 FIR滤波器的原理

5.2 系数量化对FIR系统的影响

5.3 FIR滤波器系统的定点舍入运算误差分析

5.4 本章小结

第六章 工作总结与展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间(合作)的研究成果