基于无载频脉冲雷达信号的高速数字采样方法与实现

doi:10.3724/SP.J.1300.2012.20022

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摘要该文针对无载频脉冲雷达信号周期重复性的特点，提出了一种全新的高速数字采样方法和原理。该方法利用FPGA 的差分比较器端口构成高速1 bit 量化器，采用FPGA 内部多相位时钟，对1 bit 数据流进行并行交替数字采样，并缓冲编码，从而获得上吉赫兹的等效数字采样率。通过将多个比较电平下的1 bit 采样数据进行累积，从而完成高速数字采样过程。在Xilinx 的XC2V3000 的FPGA 中实现了该方法，获得了采样率达1.6 GHz 的8 bit等效高速模数转换器功能。该设计方法不仅能够提高等效采样方式的效率，而且与高速实时采样相比，具有低功耗、低成本的优势，在实际中获得了良好的应用。

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关键词 ：现场可编程门阵列, 数字采样, 1 bit 量化器, 比较电平

Abstract：A High-speed digital sampling technology suitable for periodical impulse radar signal is proposed in this paper. One bit high-speed quantize is constructed by differential comparator in FPGA. Time-interleaved digital sampling and buffer encoding are used to one bit stream based on the internal multi-phase clock of FPGA, to achieve sampling rate higher than 1 GHz. High speed digital sampling is realized by the accumulation of one bit sampling data with different comparison levels. An 8 bit, 1.6 GHz ADC based on the proposed method is realized on XC2V3000 Xilinx’s FPGA, which is successfully applied in GPR. The proposed method has the advantages of low cost and power consumption as compared with real sampling, and exhibits higher efficiency as compared with equivalent sampling.

Key words： FPGA Digital sampling One bit quantize Compare level

收稿日期: 2012-04-11 出版日期: 2012-06-05

PACS:

TN958.4

基金资助:

国家自然科学基金资助项目(40976114) 和国家863 项目(2008AA121702)资助课题

作者简介: 沈绍祥(1977-)，男，安徽人，2005 年于中国矿业大学(北京)获硕士学位，现为中国科学院电子学研究所助研，在读博士生，专业方向为电磁场与微波技术，主要从事超宽带探地雷达系统设计及应用研究。E-mail: sxshen@mail.ie.ac.cn 叶盛波(1983-)，男，湖北人，2006 年于武汉理工大学获学士学位，2011 年于中国科学院电子学研究所获博士学位，助研，主要研究方向为超宽带探地雷达系统设计及雷达信号处理。E-mail: shengboye@163.com 方广有(1963-)，男，河南人，中国科学院电子学研究所研究员，博士生导师，主要研究领域为超宽带电磁学及工程应用，损耗介质中隐蔽目标的电磁探测，微波成像新技术与新方法，电磁场的数值计算方法等。E-mail: gyfang@mail.ie.ac.cn

引用本文:

沈绍祥, 叶盛波, 方广有. 基于无载频脉冲雷达信号的高速数字采样方法与实现[J]. 雷达学报, 2012, 1(2): 136-142. Shen Shao-xiang, Ye Sheng-bo, Fang Guang-you. Method and Implementation of High-speed Digital Sampling Technology Based on Impulse Radar Signal. JOURNAL OF RADARS, 2012, 1(2): 136-142.

链接本文:

http://radars.ie.ac.cn/CN/10.3724/SP.J.1300.2012.20022 或 http://radars.ie.ac.cn/CN/Y2012/V1/I2/136