NLFM脉冲压缩技术FPGA实现与优化

"该论文详细探讨了非线性调频(NLFM)脉冲压缩的原理及FPGA在时域中的实现方法。作者通过MATLAB生成NLFM脉冲和雷达回波信号，并利用FPGA器件EP2C35F672C8设计分布式FIR匹配滤波器，实现了脉冲压缩技术。在Modelsim中进行了仿真验证，检验了设计的有效性。论文还提出了利用FPGA的丰富资源打破滤波器长度限制的策略。" 正文: 本文主要关注的是非线性调频(NLFM)脉冲压缩技术在雷达系统中的应用及其在FPGA上的实时实现。NLFM信号是一种特殊的信号类型，其频率随时间非线性变化，这使得它在雷达、通信等领域具有独特的优势，如抗多径衰落、提高距离分辨率等。 NLFM脉冲的产生原理是通过对载波进行非线性调频来实现的。这种调频方式可以导致信号带宽随时间动态变化，从而在保持较短的脉冲宽度的同时提供大的带宽，这对于提高雷达系统的探测性能至关重要。匹配滤波器则是实现脉冲压缩的关键，它通过设计一个与发射信号相位相反的时间反转滤波器，在接收端对回波信号进行处理，以达到压缩脉冲并提升信噪比的效果。 论文中，研究者使用MATLAB生成NLFM脉冲和模拟雷达回波信号，这是进行理论验证和设计分析的常见手段。接着，他们采用FPGA（现场可编程门阵列）器件EP2C35F672C8，设计了一个分布式FIR（有限 impulse response）结构的匹配滤波器。FPGA的优势在于其灵活性和并行处理能力，能够快速高效地执行复杂的数字信号处理任务。 在FPGA上实现脉冲压缩技术时，作者采取了全流水线并行执行的结构，有效地减少了处理延迟。为了节省硬件资源，他们利用了FPGA内部的块RAM（BRAM）和逻辑阵列（LAB），替代了通常需要的乘法器IP，这不仅降低了设计成本，也突破了滤波器长度对硬件资源的限制。 实验结果表明，通过Modelsim进行的脉冲压缩后回波信号的波形仿真验证了设计的正确性和有效性。这种方法的应用可以显著提升雷达系统的性能，包括提高距离分辨率和降低噪声干扰。 这篇论文深入研究了NLFM脉冲压缩技术，并在FPGA平台上提供了其实现的详细步骤，为雷达系统设计提供了新的思路。通过优化硬件资源使用，该方案有望在实际雷达系统中得到广泛应用，提升雷达系统的综合性能。