基于FPGA IP核的线性调频信号脉冲压缩

并进行定义，FFT核的器件定义语句见图6。

　　2.2.2 匹配滤波系数产生

　　根据匹配滤波理论，对于一个确定的输入信号，匹配滤波系数就是这个输入信号的频谱的复共轭，系数可以通过Matlab预先计算出来并以二进制的文件格式进行存储。此处计算时可以进行加权处理，在系数中乘以窗函数即可。

　　通过Xilinx公司的单口Block Memory核，可以把Matlab产生的存储文件加载进去。当程序运行时，根据使能控制信号，把匹配滤波系数数据(1 024点)依次读取出来，送入乘法器进行后续运算。BlockMemory核的参数设置通过GUI界面进行，可即使生成代码。

　　2.2.3 乘法运算

　　乘法运算部分完成FFT后数据与匹配滤波系数数据的复数乘法运算。根据复数的乘法规则。

　　(A+aj)(B+bj)=(AB-ab)+(Ab+aB)j

　　两个复数的乘法运算实际上包括了4个实数的乘法运算，因此，此部分的设计用到了4个乘法器核。Xilinx公司的乘法器核支持补码运算，可输入A，B两路数据，每路的输入数据长度可达64 b。乘法器核的参数设置也是通过GUI界面进行，可即使生成代码。

　　2.2.4 IFFT运算

　　IFFT运算的处理单元和FFT的处理单元采用相同的结构来实现。具体的实现方法是，在做IFFT运算前，先交换输入数据的实部和虚部，然后送入FFT处理单元按照FFT结构进行运算，得到运算结果后，再对其实部和虚部进行交换，然后除以运算点数1 024，就可以得到IFFT后脉冲压缩的运算结果。

　　 2.3 工程软件仿真

　　利用ModelSim仿真软件首先对程序代码进行时序功能仿真，完成逻辑的综合与实现之后再进行布局布线后仿真，此时的仿真已基本接近真实情况。综合后的仿真情况如图7所示，仿真结果表明软件运行正常，可实现线性调频信号的脉冲压缩。

　　2.4 测试数据分析

　　完成程序编制及仿真之后，把软件加载至FPGA中进行全面测试。通过Chipscope软件可以采集到A/D之后的I/Q线性调频基带信号数据以及经过FPGA处理后的脉压数据，把A/D后采集到的数据放在Matlab中进行理想的脉冲压缩，与实际FPGA的脉压结果进行对比。从图8中可以看出，两种处理的结果是一致的，主副瓣比大约都在35 dB左右，主瓣宽度也基本相同。如图8所示。

　　脉冲压缩系统软、硬件调试完毕之后，通过板上的D/A输出可以直接监测脉冲压缩后的I/Q信号波形，如图9所示。

　　3 结语

　　本文主要介绍了一种利用FPGA IP核设计线性调频信号脉冲压缩的方法，通过各种仿真与实际测试表明脉冲压缩结果正确。这种基于IP核的模块化设计方法非常灵活，参数的设置和修改方便，大大缩减了设计的开发周期。需要注意的是，虽然IP核的内部结构和实现功能已经固定，但设计时也要结合算法原理和IP核的自身特点综合考虑，对参数进行合理设置，以便获得硬件资源和运算速度的最优化。