如何使用FPGA实现外辐射源雷达自适应杂波抑制的方法概述

　　本文主要研究了外辐射源雷达杂波抑制模块的 FPGA 实现方法。首先，对自适应滤波的时域 LMS 算法和 RLS 算法进行了分析和比较，结果表明时域 LMS 算法收敛特性易受环境影响且 RLS 算法运算量较大，因此本文在工程实现中采用改进的 LMS 算法：变步长 LMS（NLMS）算法和频域分块 LMS（FBLMS）算法。 NLMS 算法的步长会随输入数据变化，所以收敛速度较快；FBLMS 算法在频域分块实现，运用 FFT 计算滤波中的卷积可以减少运算量，并且频域的正交变换能够降低特征值的发散改善收敛性能。然后，论文针对两种算法的 FPGA 实现，分析了 FPGA 的结构和特点，对常用 IP 核如 PLL、FIFO、FFT 和 RAM 进行了原理说明和功能仿真。最后，对 NLMS 算法和 FBLMS 算法进行了便于硬件实现的功能模块划分，利用 IP 核说明每个模块的硬件构成，并通过 ModelSim和 MATLAB 的联合功能仿真，验证了两种算法的硬件可实现性。

　　雷达使用电磁波探测、跟踪目标，它发射电磁波对目标进行照射并接收目标的反射回波，从而获得目标的距离、方位、速度等信息。近年来，雷达技术得到了飞速发展，现代战争中雷达起着关键性的作用，正因如此雷达很容易成为敌方干扰打击的首要目标。

　　有源雷达是一种同时具有接收机和发射机的雷达，雷达天线的作用是：把发射机产生的雷达信号辐射到空间并接收回波信号，即天线通过收发开关的时分复用达到发射和接收的目的。

　　现代社会科学技术发展日新月异，有源雷达存在电子干扰、超低空突防、反辐射导弹和隐身技术的威胁。上述因素促进了无源雷达的发展，无源雷达并不发射电磁波，而是利用存在于外界空间中的电磁波对目标进行定位和跟踪。

　　无源雷达工作所使用的信号可以分为两种：一种是目标本身会辐射信号，另一种是外界第三方信号。本文所讨论的无源雷达利用第三方信号民用机会照射源作为接收信号，即外辐射源雷达。外辐射源雷达生存能力强且隐蔽性高，因此可以提高雷达系统在电子战中的生存能力。

　　目前，外辐射源雷达系统所采用的辐射源多为空间分布广泛的民用信号：数字电视信号、调频广播信号、GSM 信号、卫星通信信号等，外辐射源雷达有许多优点：

　　（1）外辐射源雷达利用现已存在的民用信号，这些信号分布较广，并难以被敌方检测摧毁，生存能力强；

　　（2）多数外辐射源信号频率低，覆盖范围广，可以检测出隐身目标；

　　（3）信号频段低，不易受到天气的影响；

　　（4）借用民用照射源，节省成本；

　　（5）由于使用外辐射源，能够检测无线电寂静的目标；

　　（6）空域覆盖范围广；

　　（7）辐射源发射功率比较高，分布范围广，便于进行多站定位。

　　基于以上优点，这种系统成本低且生存能力强的外辐射源雷达有较高的军事应用价值，已经称为各国研究的热点。

　　美国研制的新型无源探测定位系统“沉默哨兵”，该系统采用无源相干定位技术，利用调频广播信号和商业无线电信号对运动目标进行探测、定位和跟踪，其采用的信号处理计算机是并行处理速度达到每秒数千兆浮点运算速率的商用计算机，具有实时、高精度探测空中目标的能力。其成功的关键在于高速硬件设备和新的算法、软件的结合。

　　维拉无源雷达系统是一种用于对海地空目标进行定位、识别和跟踪的可移动无源监视系统，该系统能够探测隐身飞机。该雷达的定位功能是由电波到达时间差实现的，即通过三个监测站对目标进行监测，然后把其中两个监测站的信息发送到另外一个监测站，提取三站的信号时间差，通过运算处理来确定目标的位置信息。