數字單脈沖跟蹤的FPGA實現.pdf

1、隨著導彈、火箭、人造衛(wèi)星和宇航技術的發(fā)展，對跟蹤雷達的跟蹤速度、跟蹤精度、跟蹤距離和抗干擾能力都提出了越來越高的要求。采用順序比較波瓣法的圓錐掃描天線體制已經不能滿足跟蹤高速飛行器的要求。而單脈沖跟蹤采用同時比較波瓣法，即由單脈沖天線同時產生幾個波束，用幾個獨立的接收支路，同時接受這幾個波束從目標反射的單個回波信號，然后將這些回波信號加以比較來獲取目標的角誤差信號。由于采用同時比較波瓣法，獲取誤差信號迅速，跟蹤速度快；誤差信號只與接收到

2、的幾個波束的回波脈沖幅度的相對值有關，不存在目標起伏干擾，因此，角跟蹤精度高，抗干擾能力也強。而且，這時獲取目標距離信息的和波束在天線軸向輻射最強，雷達的作用距離也遠。所以，目前單脈沖跟蹤已經逐步取代圓錐掃描跟蹤而獲得了廣泛的應用。
　　 單脈沖是在掃描和波束轉換技術基礎上發(fā)展起來的，用于精密跟蹤的一種雷達技術，單脈沖跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度可達0.1密位，目前還沒有一種跟蹤技術的跟蹤精度超過單脈沖。但傳統(tǒng)的單脈沖技術有很多缺點，如：

3、不能對多目標進行跟蹤，有復雜昂貴的機電伺服系統(tǒng)，硬件研制生產難度大，體積重量功耗大，維護復雜等。針對這些問題，本文提出了一種基于天線陣和數據處理的單脈沖多目標跟蹤方法與系統(tǒng)，即數字單脈沖跟蹤系統(tǒng)。它是在基帶用數據處理的辦法形成“數字單脈沖和—差波束”(以下簡稱數字單脈沖波束)，產生角誤差信息。根據角誤差信息改變數字單脈沖波束的權系數來移動波束，跟蹤目標。
　　 本文首先介紹了陣列天線的基本理論及常用天線陣的數學模型；其次，闡述了

4、數字波束形成的基本原理；然后，分析了單脈沖跟蹤的原理，并討論了常用的振幅和差式單脈沖，設計出了數字單脈沖跟蹤系統(tǒng)的結構；最后，以均勻圓陣為接收天線陣，分析了系統(tǒng)中數字波束合成算法原理和單脈沖跟蹤算法原理。由于這些算法中包含復雜的數學運算，不適合FPGA實現，所以作者在分析了CORDIC算法原理的基礎上，提出了一種基于CORDIC的數字單脈沖跟蹤的FPGA實現方案，并使用VHDL語言編寫了設計中使用的算法程序，給出了電路實現原理圖，用Mo