图9中第1模块实现将信号x(n)抽取变为8路信号,分离出I路和Q路数据。第2,3模块实现的是将并行4路的I路和Q路数据经过各自对应的滤波器实现时域上的对齐,并最终将中频数字信号变成基带信号。
3.2 FPGA中Doppler模块的实现
多普勒调制原理
根据多普勒调制的原理,对经过DDC模块后产生的基带信号进行多普勒调制。文中采用直接数字频率合成(DDS)产生正交本振信号cos(2πfdt)和sin(2πfdt)两路信号,对其分别进行4倍抽取,得到xDI0、xDQ0,xDI1、xDQ1,xDI2、xDQ2,xDI3、xDQ3这4路信号。
将得到的x(n)4路同相分量xI(n)和正交分量xQ(n)分别与DDS产生的4路并行的I、Q两路正交本振信号做复乘法运算,即xOI0=xII0×xDI0-xQQ0×xDQ0,xOQ0=xQQ0×xDI0+xII0×xDQ0,下面做相同变换,得到对应的xOI和xOQ的4路信号,从而实现4路信号的多普勒频移。
用于产生4路并行的I、Q两路正交本振信号的DDS模块如图10所示。
图10中输出的分别为4路并行的I路数据和4路并行的Q路数据。将其与DDC输出的4路同相分量xI(n)和正交分量xQ(n)做复乘法运算。后续实现多普勒频移的复乘法模块如图11所示。
图11中的第1部分实现xOI0=xII0×xDI0-xQQ0×xDQ0,产生I路的第1路数据,第2部分实现xOQ0=xQQ0×xDI0+xII0×xDQ0,产生Q路的第1路数据,做相同的处理,可以实现xOI和xOQ的4路信号,完成多普勒调制。
3.3 FPGA中DUG模块的实现
DUC模块的工作过程与DDC模块相反,是DDC的一个逆过程。即为多普勒调制输出的4路并行的I路和Q路数据,分别经过滤波器,还原I、Q两路在时域上的非对齐性,然后各自完成4倍的内插,实现数字上变频,其结构如图12所示。
该数字上变频在FPGA中的具体实现模块如图13所示。
3.4 系统在Modelsim中的仿真
将FPGA中的整个系统在Modelsim中进行仿真,结果如图14所示。
将图14得到的输出信号的离散的值导入到Matlab中,查看其频谱图,如图15所示。
如图15所示,输出信号频率为862.5 MHz,与图5仿真结果相同,由此得出,在FPGA中的整个DRFM系统实现的功能与理论上得到的结果一致,从而完成了DRFM系统的功能,达到了预期的效果。
4 结束语
随着超宽带高分辨率雷达在未来战场发挥的作用越来越大,对于超带宽雷达的干扰技术研究,将成为雷达对抗领域的重要研究方向。文中针对基于现代化软件无线电原理的数字下变频(DDC)和数字上变频(DUC)技术,对实现的DRFM系统进行了分析及系统仿真,得出的结论与预想结果吻合良好,证明了系统的可行性。
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