2 寬帶數(shù)字接收機(jī)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)
2．1 系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)
設(shè)計(jì)在Xilinx公司的XC4VSX55單片FPGA上實(shí)現(xiàn)，包括串并轉(zhuǎn)換模塊、多相濾波模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊、瞬時(shí)測(cè)頻模塊以及PDW形成模塊，如圖8所示。
(1)串／并轉(zhuǎn)換模塊主要功能是降低數(shù)據(jù)速率，進(jìn)行并行處理，原始采樣速率為2 000 MSPS，分成D=16路并行數(shù)據(jù)，每路數(shù)據(jù)速率變?yōu)?25 MSPS。
(2)多相濾波模塊的功能是實(shí)現(xiàn)高效的多相濾波結(jié)構(gòu)。它由兩級(jí)乘法器、有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)和16點(diǎn)并行FFT組成。其中，第一級(jí)乘法系數(shù)隨著數(shù)據(jù)的先后次序，并按1，1，-1，-1的順序變化來改變相應(yīng)數(shù)據(jù)的符號(hào)。FIR濾波器采用全并行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，原型低通濾波器的性能見表1。將原型濾波器分成16路，每相濾波器16階。第二級(jí)乘法器為一復(fù)數(shù)乘法。16點(diǎn)全并行FFT，采用流水線結(jié)構(gòu)，可以在一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍內(nèi)完成FFT運(yùn)算的功能。

(3)信號(hào)檢測(cè)模塊的功能是對(duì)某一信道是否有信號(hào)進(jìn)行判斷。多相濾波出來的信號(hào)為復(fù)數(shù)，可以對(duì)其取模，利用幅度進(jìn)行門限檢測(cè)，同時(shí)可以測(cè)量到達(dá)時(shí)間和脈沖寬度。由于濾波器的暫態(tài)特性，脈沖信號(hào)通過濾波器組會(huì)產(chǎn)生“兔耳效應(yīng)”，為了消除兔耳效應(yīng)以及噪聲的影響，在每個(gè)信道門限檢測(cè)的后面加了一個(gè)最小脈寬檢測(cè)電路，把兔耳效應(yīng)和噪聲引起的窄脈沖剔除掉，如圖9所示。

(4)數(shù)據(jù)選擇模塊功能是將有信號(hào)信道的數(shù)據(jù)選出來，為后面的測(cè)頻做準(zhǔn)備。不必在每個(gè)信道后面都接一個(gè)測(cè)頻模塊以減少后面的測(cè)頻模塊，節(jié)約芯片資源。
(5)瞬時(shí)測(cè)頻模塊功能是運(yùn)用Rife算法估計(jì)檢測(cè)到信號(hào)的瞬時(shí)頻率，并消除鏡像信號(hào)的影響。根據(jù)門限檢測(cè)的到達(dá)時(shí)間，選取N點(diǎn)數(shù)據(jù)做FFT，左右各刪除N／4點(diǎn)，只取中間的N／2。對(duì)這N／2點(diǎn)做Rife插值，若最高譜線大于某固定值時(shí)，可以判斷該信道存在真實(shí)信號(hào)，否則為虛假信號(hào)。
(6)脈沖描述字形成模塊是將上述截獲的脈沖信號(hào)的到達(dá)時(shí)間、脈沖寬度和瞬時(shí)頻率的參數(shù)編碼信息用PDW的形式輸出。
2．2 仿真驗(yàn)證
經(jīng)過在ISE中編譯、綜合、布局布線得到FPGA資源使用報(bào)告如表2所示；數(shù)字信道化接收機(jī)實(shí)現(xiàn)參數(shù)如表3所示。

3 結(jié)語
將理論算法和FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)合起來，分析了數(shù)字信道化的原理，提出了一種基于多相濾波的信道化接收機(jī)與Rife瞬時(shí)測(cè)頻相結(jié)合的方法。這種方法實(shí)現(xiàn)了大帶寬的全概率接收，可以消除虛假信號(hào)，同時(shí)提高測(cè)頻精度。整個(gè)接收機(jī)在單片F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)，采用并行和流水線操作，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)，生成脈沖描述字(PDW)。在信道化接收機(jī)的數(shù)字化、軟件化和小型化發(fā)展方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。