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雷达信号预处理系统的FPGA图形化设计

电子技术应用

陈龙1，2，廖育富1，2，冯涛1，2，冯冬阳1，2

1.四川九洲空管科技有限责任公司；2.国家空管监视与通信系统工程技术研究中心

摘要： 针对一次雷达FPGA信号处理开发效率低的问题，提出基于System Generator的图形化设计方法。通过构建数字波束合成、下变频和脉冲压缩等算法的可视化模型，实现算法设计到硬件部署的全流程开发。基于Xilinx Virtex-7的雷达处理板测试表明，预处理系统能稳定输出正确脉冲压缩信号，配合DSP可实现8 km距离上无人机的连续跟踪；还能缩短开发周期，降低资源占用并优化布线。该研究为雷达信号处理系统提供了一种高效开发范式，适用于算法快速迭代与工程化应用场景。

關(guān)鍵詞： 雷达信号处理 FPGA systemgenerator 数字波束合成数字下变频

中圖分類(lèi)號(hào)：TN95 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257116
中文引用格式： 陳龍，廖育富，馮濤，等. 雷達(dá)信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)的FPGA圖形化設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2026，52(5)：115-121.
英文引用格式： Chen Long，Liao Yufu，F(xiàn)eng Tao，et al. FPGA graphical design for primary radar signal preprocessing[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(5)：115-121.

FPGA graphical design for primary radar signal preprocessing

Chen Long1，2，Liao Yufu1，2，Feng Tao1，2，Feng Dongyang1，2

1.Sichuan Jiuzhou Air Traffic Control Technology Co.， Ltd.；2.National Air Traffic Control Monitoring and Communication System Engineering Technology Research Center

Abstract： To address the low development efficiency of FPGA signal processing in primary radar systems, a graphical design method based on System Generator is proposed. This approach constructs visual models for algorithms such as digital beamforming, down-conversion, and pulse compression, enabling full-process development from algorithm design to hardware deployment. Tests on a Xilinx Virtex-7-based radar processing board demonstrate stable output of correct pulse-compressed signals, enabling continuous tracking of drones within an 8 km range when combined with DSP. This method shortens development cycles, reduces resource usage, and optimizes routing. The study provides an efficient development paradigm for radar signal processing systems, suitable for rapid algorithm iteration and engineering applications.

Key words : radar signal processing；FPGA；System Generator；digital beamforming；digital down-conversion；pulse compression

引言

隨著航空流量激增及未來(lái)低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一次監(jiān)視雷達(dá)需求不斷提升。一次雷達(dá)回波信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)作為核心環(huán)節(jié)[1]，其性能直接影響飛行安全。雷達(dá)信號(hào)處理流程復(fù)雜，某些算法對(duì)于傳統(tǒng)DSP/GPP方案難以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)處理需求，而FPGA雖具優(yōu)勢(shì)，但傳統(tǒng)HDL開(kāi)發(fā)存在效率低、周期長(zhǎng)等問(wèn)題[2]。System Generator圖形化工具通過(guò)模型化設(shè)計(jì)有效解決了這些痛點(diǎn)，可直接將Simulink算法模型轉(zhuǎn)換為硬件代碼，同時(shí)可聯(lián)合MATLAB仿真，顯著提升開(kāi)發(fā)效率[3]。該工具提供豐富的信號(hào)處理IP庫(kù)，雷達(dá)信號(hào)處理等關(guān)鍵算法的快速實(shí)現(xiàn)，為雷達(dá)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供了高效解決方案。

本文提出一種基于System Generator的空管一次雷達(dá)信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)FPGA圖形化設(shè)計(jì)方法。該方法通過(guò)可視化建模實(shí)現(xiàn)了數(shù)字波束合成、下變頻和脈沖壓縮等核心算法的聯(lián)合集成開(kāi)發(fā)。實(shí)際測(cè)試表明，采用該設(shè)計(jì)的某一次雷達(dá)系統(tǒng)采集到的回波脈壓信號(hào)各脈沖間幅度與相位一致性良好，且在8 km公里距離內(nèi)可穩(wěn)定跟蹤雷達(dá)散射截面（RCS）為0.01 m2的無(wú)人機(jī)目標(biāo)，有效驗(yàn)證了該預(yù)處理算法的可靠性和工程實(shí)用性。

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作者信息：

陳龍1，2，廖育富1，2，馮濤1，2，馮冬陽(yáng)1，2

（1.四川九洲空管科技有限責(zé)任公司，四川綿陽(yáng) 621000；

2.國(guó)家空管監(jiān)視與通信系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，四川綿陽(yáng) 621000）

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