摘要：線性調頻信號可以獲得較大的壓縮比，有著良好的距離分辨率和徑向速度分辨率，是目前雷達信號采用的主要形式。詳述了如何利用TI公司的TMS320C6701 DSP實現線性調頻信號的頻域數字脈沖壓縮，給出了系統的實現框圖和脈壓結果。

        關鍵詞：浮點DSP 數字脈沖壓縮 頻域處理時域處理

        線性調頻信號具有拋物線式的非線性相位譜，能夠獲得較大的時寬帶寬積；與其它脈壓信號相比，很容易用數字技術產生，且技術上比較成熟；所用的匹配濾波器對回波信號的多卜勒頻移不敏感，因而可以用一個匹配濾波器處理具有不同多卜勒頻移的回波信號。這將大大簡化信號處理系統，因此它在工程中得到了廣泛的應用。采用這種信號的雷達可以同時獲得遠的作用距離和高的距離分辨率。數字化的脈沖壓縮系統具有性能穩定、受干擾小、工作方式靈活多樣等優點，是現代脈壓系統的發展趨勢。

        本文以TI公司的高性能的TMS320C6701浮點DSP芯片作為實現數字脈沖壓縮的核心器件，實現了線性調頻信號的頻域數字脈沖壓縮。

1 數字脈沖壓縮原理

數字脈沖壓縮采用數字信號處理技術完成相關匹配濾波，通常采用時域處理和頻域處理兩種方法實現這一過程。

1．1 時域脈沖壓縮處理

        時域脈沖壓縮直接對雷達回波信號進行卷積運算，如圖1所示。其算式如下：

s(n)=s1(n)+jsQ(n);h(n)=hI(n)+jhQ(n)

y(n)=s(n)×h(n)     (1)

        式中，s(n)為A/D采樣之后的回波信號；h(n)為匹配濾波器的沖激響應信號；y(n)為時域脈壓輸入信號。采用時域方法進行脈沖壓縮且當卷積運算速度達到A/D采樣速度時，可以進行實時脈沖壓縮處理，輸入信號的長度不受濾波器階數的限制。但當A/D采樣頻率較高時，脈壓處理將無法實時完成。

1．2 頻域脈沖壓縮處理

        頻域脈沖壓縮先對輸入回波序列進行FFT變換，將離散輸入時間序列變換成離散譜，然后乘以匹配濾波器沖擊響應的離散譜，再用逆FFT還原成壓縮后的時間離散信號，如圖2所示。其算式如下：

S（k）=FFT(s(n));H(k)=FFT(h(n))

y(n)=IFFT(S(k)×H(k))=IFFT(FFT(s(n))×FFT(h(n)))     (2)

        在大時寬信號時，采用高速FFT算法，大大減少了運算量，提高了運算速度，因而現代雷達體制廣泛采用的是頻域算法。頻域算法的實現要求發展快速傅立葉變換的硬件，以前多用高速FFT運算器件實現頻域脈壓。但隨著通用DSP器件速度的不斷加快，這些專用FFT器件不僅沒有了高速FFT算法運算上的優勢，同時還伴隨有功能單一、不便于功能擴展、成本高、實現電路復雜等劣熱，因此逐漸被淘汰，取而代之的是高速DSP器件。本文正是TI公司的高性能的TMS320C6701浮點DSP來實現頻域數字脈沖壓縮。

2 TMS320C6701的結構和性能

        TMS320C6701（以下簡稱C6701）是TI公司近年來推出的含多個處理單元的一種新型新點DSP芯片。它采用VLIW結構，在167MHz的主頻下可以得到1GFLOPS的高處理速度。CPU中包括報兩套對套的運算單元（L,S,M,D）和相應的兩套寄存器組，每組有16個32位寬的寄存器。每個功能單元輸入輸出端口相互獨立，可實現并行處理。

        C6701的地址總線為32位，尋址范圍達到4GB。存儲空間可分為四部分：片內程序空間、片內數據空間、外部存儲空間和內部外圍設備空間，可通過對五個BOOTMODE引腳的靈活設置設定各空間的地址范圍。片內數據空間又分成兩塊，每一塊RAM被組織為八個2K×16的存儲體，使得CPU可以同時訪問不同存儲體的數據，而不會發生沖突。片內程序空間可設為Cache，存儲經常使用的代碼，減少片外訪問次數，從而提高程序運行速度。

        C6701的外圍端口包括DMA控制器、主機