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利用激光构建二维地图的方法及应用

浏览133次 时间:2017年5月16日 10:21

【关键词】M 序列 DDS 芯片 FPGA

1 引言

M 序列做为一种近似白噪声的伪随机序

列,具有良好的自相关函数,易于产生,在通

信系统中有着广泛应用,是国内外通信领域研

究的热点。DDS 芯片由于其接口、控制简单,

已广泛应用于现代数字阵列雷达系统中,在

DDS 芯片中实现M 序列的产生和测试对M

列在数字阵列雷达中的应用具有非常重要的意

义。

本文利用FPGA 芯片实时产生M 序列,

并通过DDS 芯片转成模拟信号,再通过AD

芯片采样并在FPGA 中解调到基带信号,最后

matlab 分析中恢复序列,评估该序列的相

关性。

2 M序列产生原理

M 序列是由线性反馈移位寄存器加上反

馈系数产生的,n 阶的移位寄存器产生原理如

1 所示。

图中a0 an-1 n 个移位寄存器的初始值,

c0 cn 为反馈系数值,则有输出值为

an=c1an-1+c2an-2+•••+cna0

因此,只要初始值a 及反馈系数值c 确定,

M 序列就确定了,最长重复周期为2n-1

3 测试结果分析

根据M 序列产生原理, 在FPGA 中实

时产生n=20a=[10001000111010001101]

c=[11010011101100011101] M 序列。设发射

波形脉宽为3ms,码元宽度为400ns,则共有

7500 个码元。在FPGA 程序中产生M 序列后

/朱亮

M 序列是一种近似白噪声的伪

随机确定序列,具有优良的自相

关函数,在某些场合下可以代替

白噪声用于系统辨识工作,在现

代雷达技术中也有着广泛的应用

前景。DDS 芯片已广泛应用于数字

阵列雷达系统,因此基于DDS

片产生的M 序列信号的性能测试

可以为M 序列在数字阵列雷达系

统中的应用提供技术基础。

摘 要

将该序列送至DDS 芯片中产生具有二相编码

的中频信号,经过射频电缆传输至AD 芯片进

行中频采样,采样后信号经过解调滤波后可得

到基带IQ 信号,在FPGA 程序中自带的逻辑

分析仪Signal Tap 将该基带信号采集保存,导

出至Matlab 中进行分析。若一个码元按照两

个采样点进行采样,则经过FPGA 程序解调后

的基带信号数据率为5MSPS。信号处理流程

框图如图2 所示。

按照上述的信号处理流程采集到的实际

基带二相编码信号及相应的相位情况如图3

示,左侧为采集信号,右侧为局部放大图。由

图可见,信号区域得到的相位值只有两种情况,

110 度左右的相位为1,取-70 度左右的相

位为0,而由于每个码元所对应的相位有两个

采样点。所以需要对该相位值进行二抽处理,

抽取后的数据,取其中任意一路则可以恢复出

相应的M 序列。

恢复的M 序列结果如图四左侧所示,上

图为恢复的实际序列,下图为局部放大图。在

Matlab 中对该接收到的序列与根据初始值和

反馈值产生的标准M 序列做相关匹配处理,

匹配结果如图4 右图所示,可见只有一个点是

完全匹配的,匹配值为7500,与码元数目是

一致的,说明从经过DDS 芯片转换后的中频

信号中是可以有效的恢复出原始的码元信号

的,并且其码元序列与设计的序列是一致的;

相差一个码元及一个码元以上时,匹配结果为

3700 左右,且分布比较均匀一致,说明该M

序列经过匹配滤波后的噪声分布比较一致,具

有非常良好的自相关性能。

4 结束语

本文基于DDS 芯片产生了M 序列的编码

信号,并对该实际的模拟信号进行闭环采集分

析,分析结果表明从DDS 芯片产生的中频信

号中可以有效的恢复出原始的M 序列信号,

说明基于DDS 芯片也是可以产生M 序列信号

的,因此可以将M 序列信号应用于实际的数

字阵列雷达系统中,提高数字阵列雷达系统的

性能指标。

参考文献

[ 1 ] Z e n g K e n c h e n g , e t a l . P s e u d o r a n d o m

Bit Generators in Stream-Cipher

Cryptograph[J].Computer,1991,24(2):

8-17.

[2] 束礼宝, 宋克柱, 王砚方. 伪随机数发生

器的FPGA 实现与研究[J]. 电路与系统学

,2003,8(3):121-124.

作者单位

中国电子科技集团公司第38 研究所 安徽省

合肥市 230088

1M 序列产生原理 图2:信号处理流程框图

3:采集信号及相位情况图4:匹配情况

Electronic Technology 电子技术

Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 135

 

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