技術領域

本發明涉及電子行業數據采集與處理技術領域，尤其涉及一種基于現場可編程邏輯門陣列(Field?programmable?Gate?Array，簡稱FPGA)的雷達信號控制系統及方法。

背景技術

近年來，國內外重大自然災害以及事故災難頻發，造成大量人員傷亡和經濟損失，生命探測雷達引起高度重視。通常情況下，發射信號頻帶在0.3GHz-3GHz內時，超寬帶雷達有較好的穿透能力。由于超寬帶生命探測雷達具有穿透能力強、探測距離大以及分辨率高的優點，從而在實踐中得到了越來越多的應用。數據采集系統作為超寬帶生命探測雷達的一個關鍵部分，它的功能是控制超寬帶信號產生單元產生超寬帶信號以及對雷達回波信號進行采集，直接影響雷達的性能。

申請人發現現有技術雷達信號控制方式存在如下技術缺陷：(1)無法實現相對時間基準可變時刻的數據采集；(2)按照香農采樣定理，若采用實時采樣方法對處于0.3GHz-3GHz帶寬范圍內的超寬帶雷達回波信號進行采集，數據采集系統至少達到6GHz的實時采樣率，這樣的數據采集系統采樣率固定、價格昂貴且體積較大，不便于推廣應用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述的一個或多個問題，本發明提供了一種雷達信號控制系統及方法。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種雷達信號控制系統，包括：差分時鐘信號產生單元，用于產生同步的第一路差分時鐘信號和第二路差分時鐘信號，該第一路差分時鐘信號傳送至FPGA單元作為其工作時鐘；控制單元，用于傳送采樣參數和采樣啟動信號至FPGA單元，并接收來自FPGA單元傳送的雷達回波數據；FPGA單元，與差分時鐘信號產生單元、控制單元相連接，用于依據采樣參數產生延時控制字至延時單元，依據采樣啟動信號產生接收觸發脈沖，并在接收觸發脈沖的觸發下，接收來自采樣單元的雷達回波數據，并將其轉發至控制單元；延時單元，與FPGA單元、差分時鐘信號產生單元相連接，用于根據從FPGA單元接收的延時控制字對輸入的信號進行延時，包括：第一延時通道，與所述差分時鐘信號產生單元相連接，用于根據由FPGA單元輸入的延時控制字對第二路差分時鐘信號進行延時，其中，delay＜T，delay為所述延時的延時量，T為采樣單元中采樣時鐘的采樣周期；以及采樣單元，其模擬信號輸入端與接收天線相連接，用于利用延時后的第二路差分時鐘信號作為采樣時鐘對雷達回波信號進行采樣，并將采樣得到的雷達回波數據轉發至FPGA單元。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種基于上述雷達信號控制系統的雷達信號控制方法，該方法由FPGA單元執行，包括：步驟A，接收控制單元發送的采樣參數，該采樣參數包括：采樣周期數N，采樣點數M和采樣間隔ΔT；步驟B，接收控制單元發出的采樣啟動信號，初始化采樣點數寄存器和延時控制字寄存器；步驟C，將延時控制字寄存器的值送到延時單元；步驟E，產生接收觸發脈沖，觸發自身讀取來自采樣單元的N點數據，并將該N點數據進行存儲；步驟F，將采樣點數寄存器值加N，判斷采樣點數寄存器值是否達到了采樣點數M，如果達到，執行步驟G，否則，執行步驟H；步驟G，將延時控制字寄存器值增加一個步進，該步進使延時單元中第一延時通道的延時量增加ΔT，執行步驟C；步驟H，將存儲的M點數據進行重新組合，并將組合后的M點數據傳送到PC104。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明雷達信號控制系統及方法具有以下有益效果：

(1)采用FPGA編寫延時控制字至延時單元，控制延時單元第一延時通道和第二延時通道的延時，從而達到實現相對時間基準可變時刻的數據采集；

(2)延時單元采用三片雙通道可編程延時線級聯，每片可編程延時線可編程實現兩個0-5.115ns的延時通道，三片級聯可編程實現兩個0-15.345ns延時通道，可根據系統需要和延時通道的延時范圍選取合適工作頻率的晶振，提高了系統靈活性；

(3)所采用的雙通道可編程延時線的延時分辨率為5ps，采樣單元能夠編程實現5ps步進的延時，生命探測雷達數據采集系統可以實現以一到多倍延時分辨率為采樣間隔的數據采集，從而可根據超寬帶信號的帶寬，編程實現合適的采樣間隔，帶寬較大時，可以編程實現較小的采樣間隔，帶寬較小時，可以編程實現較大的采樣間隔，以進行高速數據采集；

(4)FPGA單元、采樣單元、延時單元和變壓器單元等集成在一塊20cm×10cm的PCB板上，體積小且質量輕，可實現便攜式應用。

附圖說明

圖1為本發明實施例雷達信號控制系統的結構框圖；