雷达信号预处理系统的FPGA图形化设计
电子技术应用
陈龙1，2，廖育富1，2，冯涛1，2，冯冬阳1，2
1.四川九洲空管科技有限责任公司；2.国家空管监视与通信系统工程技术研究中心
摘要： 针对一次雷达FPGA信号处理开发效率低的问题，提出基于System Generator的图形化设计方法。通过构建数字波束合成、下变频和脉冲压缩等算法的可视化模型，实现算法设计到硬件部署的全流程开发。基于Xilinx Virtex-7的雷达处理板测试表明，预处理系统能稳定输出正确脉冲压缩信号，配合DSP可实现8 km距离上无人机的连续跟踪；还能缩短开发周期，降低资源占用并优化布线。该研究为雷达信号处理系统提供了一种高效开发范式，适用于算法快速迭代与工程化应用场景。
中图分类号：TN95 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257116
中文引用格式： 陈龙，廖育富，冯涛，等. 雷达信号预处理系统的FPGA图形化设计[J]. 电子技术应用，2026，52(5)：115-121.
英文引用格式： Chen Long，Liao Yufu，Feng Tao，et al. FPGA graphical design for primary radar signal preprocessing[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(5)：115-121.
中文引用格式： 陈龙，廖育富，冯涛，等. 雷达信号预处理系统的FPGA图形化设计[J]. 电子技术应用，2026，52(5)：115-121.
英文引用格式： Chen Long，Liao Yufu，Feng Tao，et al. FPGA graphical design for primary radar signal preprocessing[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(5)：115-121.
FPGA graphical design for primary radar signal preprocessing
Chen Long1，2，Liao Yufu1，2，Feng Tao1，2，Feng Dongyang1，2
1.Sichuan Jiuzhou Air Traffic Control Technology Co.， Ltd.；2.National Air Traffic Control Monitoring and Communication System Engineering Technology Research Center
Abstract： To address the low development efficiency of FPGA signal processing in primary radar systems, a graphical design method based on System Generator is proposed. This approach constructs visual models for algorithms such as digital beamforming, down-conversion, and pulse compression, enabling full-process development from algorithm design to hardware deployment. Tests on a Xilinx Virtex-7-based radar processing board demonstrate stable output of correct pulse-compressed signals, enabling continuous tracking of drones within an 8 km range when combined with DSP. This method shortens development cycles, reduces resource usage, and optimizes routing. The study provides an efficient development paradigm for radar signal processing systems, suitable for rapid algorithm iteration and engineering applications.
Key words : radar signal processing；FPGA；System Generator；digital beamforming；digital down-conversion；pulse compression
引言
随着航空流量激增及未来低空经济的发展，一次监视雷达需求不断提升。一次雷达回波信号预处理系统作为核心环节[1]，其性能直接影响飞行安全。雷达信号处理流程复杂，某些算法对于传统DSP/GPP方案难以满足实时处理需求，而FPGA虽具优势，但传统HDL开发存在效率低、周期长等问题[2]。System Generator图形化工具通过模型化设计有效解决了这些痛点，可直接将Simulink算法模型转换为硬件代码，同时可联合MATLAB仿真，显著提升开发效率[3]。该工具提供丰富的信号处理IP库，雷达信号处理等关键算法的快速实现，为雷达系统开发提供了高效解决方案。
本文提出一种基于System Generator的空管一次雷达信号预处理系统FPGA图形化设计方法。该方法通过可视化建模实现了数字波束合成、下变频和脉冲压缩等核心算法的联合集成开发。实际测试表明，采用该设计的某一次雷达系统采集到的回波脉压信号各脉冲间幅度与相位一致性良好，且在8 km公里距离内可稳定跟踪雷达散射截面（RCS）为0.01 m2的无人机目标，有效验证了该预处理算法的可靠性和工程实用性。
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作者信息：
陈龙1，2，廖育富1，2，冯涛1，2，冯冬阳1，2
（1.四川九洲空管科技有限责任公司， 四川 绵阳 621000；
2.国家空管监视与通信系统工程技术研究中心，四川 绵阳 621000）
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