基于fpga的单脉冲技术:算法设计
这个例子展示了开发单脉冲技术的工作流程的前半部分，其中使用数字下转换(DDC)对信号进行下转换。本例中的模型适合在FPGA上实现。本实例主要介绍了单脉冲技术用于估计物体的方位角和仰角。
例子的第二部分，基于fpga的单脉冲技术:代码生成，展示了如何从实现模型生成HDL代码，并验证生成的HDL代码与行为模型相比产生了正确的结果。整个算法采用定点数据类型设计。
该示例展示了如何使用相控阵系统工具箱™、DSP HDL工具箱™和定点设计器™设计一个fpga就绪的单脉冲技术，以匹配Simulink®中相应的行为模型。万博1manbetx为了验证实现模型，该示例将实现模型的仿真输出与行为模型的输出进行比较。
相控阵系统工具箱为单脉冲技术提供了浮点行为模型分阶段。MonopulseFeed系统对象™。DSP HDL Toolbox提供了下转换滤波所必需的FIR滤波器。
定点设计器提供数据类型和工具，用于开发定点和单精度算法，以优化嵌入式硬件的性能。位真模拟可以观察有限范围和精度的影响，而不需要在硬件上实现设计。
单脉冲是一种利用天线不同单元接收到的回声来估计信号到达方向(DOA)的技术。这个方向有助于估计物体的位置。该实例使用DSP HDL工具箱和定点设计器进行算法设计。该技术使用四束光束来测量目标的角位置。所有四束同时产生，方位角和仰角的差异在一个脉冲中实现，因此得名单脉冲。
子系统设计
该算法是通过使用Simulink®块实现的，支持HDL代码生成。万博1manbetx万博1manbetx该模型假设信号从4元均匀矩形阵列(URA)接收，因此，模型有4个正弦信号作为输入。假设市建局是一个4元素的模型，该模型由市建局每个元素的4个接收通道组成。一旦信号转换到数字域，DDC块确保接收信号的频率降低，以减少处理的采样率。框图显示了子系统，它由以下模块组成。
多通道输入信号
数字下变频
单脉冲和与差信道
modelname =“万博1manbetxSimulinkDDCMonopulseHDLWorkflowExample”；open_system (modelname);确保模型是可见的，并且没有被范围所阻碍。集(allchild (0)“可见”，“关闭”）;
Simu万博1manbetxlink模型有两个分支。上面的分支是单脉冲技术和数字下转换算法的行为浮点模型，下面的分支是功能等效的定点版本，使用支持HDL代码生成的块。万博1manbetx除了绘制两个分支的输出图以比较两者之外，还计算了两个输出的和通道之间的差值或误差并绘制了图。
行为模型的输出有延迟(
)块。这个延迟是必需的，因为实现算法使用220个延迟来启用流水线，这会产生需要考虑的延迟。这种延迟对于使行为模型和实现模型之间的输出时间对齐是必要的。
数字下转换(DDC)
的DDC和单脉冲HDL子系统展示了在80 MHz和近15 MHz载波频率下采样的接收信号如何通过DDC下转换到基带，然后传递到单脉冲和差子系统。DDC模块是一个数字控制振荡器(NCO)和一组低通滤波器的组合。NCO块提供用于混合和解调传入信号的信号。
open_system ([modelname'/DDC和单脉冲HDL']);
实现子系统中转向矢量的和和差输出的215毫秒延迟补偿了下转换链的延迟。
DDC还包含一组低通滤波器，如图所示。混合后，需要对混合信号进行低通滤波以消除高频成分。本例使用级联滤波器链进行低通滤波。NCO为混频器产生高精度正弦信号。NCO块的延迟为6个周期。该信号与传入信号混合，并在经过滤波阶段时从较高的频率转换为相对较低的频率。
open_system ([modelname'/DDC和单脉冲HDL/HDL_DDC']);
在本例中，传入信号的载波频率为15mhz，采样频率为80mhz。下转换过程将采样信号降低到几千赫。设计了低通FIR滤波器的系数filterBuilder．系数值的选择必须满足所需的通频带标准。
一旦生成，这些系数将用于配置FIR Filter块。
单脉冲和与差信道
单脉冲算法还必须为不同的元素生成一个导向向量。方向矢量已生成，入射角为方位角30度，仰角20度。导向矢量被传递给数字比较器以提供所需的和和差通道输出。然后将下转换信号乘以这些向量的共轭，如图所示。通过对和信道和差分信道的处理，可以求出接收信号的DOA。该数字比较器比较天线阵列中不同元素的转向矢量。
open_system ([modelname'/DDC和单脉冲HDL/数字比较器']);
图中，数字比较器取转向矢量，分别计算不同转向矢量sVA、sVB、sVC和sVD的和和差值。方法还可以计算转向向量分阶段。SteeringVector系统对象，也可以使用类似于Simulink中基于fpga的波束形成算法设计万博1manbetx．一旦完成了阵列中每个元素对应的各种转向矢量的和和差，就进行了相应方位角和仰角的和和差通道的计算。由和差单脉冲子系统得到3个信号，分别是和、方位差和高程差。整个算术是在定点数据类型中执行的。使用此命令打开单脉冲和差通道子系统。
open_system ([modelname/DDC和单脉冲HDL/单脉冲和差信道]);
实施模型与行为模型的结果比较
要比较实现模型和行为模型的结果，请运行创建的模型来显示结果。您可以通过单击Play按钮或在M万博1manbetxATLAB®命令行中调用sim命令来运行Simulink模型。使用Scope块来比较输出帧。
sim (modelname);
图中显示了和和和差通道的输出。这些通道可以提供给估计器，以指示物体的角度/方向。
总结
本例演示了如何设计一个fpga就绪算法，自动生成HDL代码，并在Simulink中验证HDL代码。万博1manbetx该实例说明了DDC和单脉冲馈电系统的Simulink模型设计，并以相控阵系统工具万博1manbetx箱中的等效行为模型作为黄金参考对结果进行了验证。除了行为模型之外，该示例还演示了如何使用支持HDL代码生成的Simulink块创建用于实现的子系统。万博1manbetx万博1manbetx并将实现模型的输出与相应行为模型的输出进行比较，验证两种算法在功能上是等价的。
一旦实现算法在功能上被验证为等价于黄金参考，HDL Coder™可用于Simulink的HDL代码生成，HDL Verifier™可用于万博1manbetx生成一个协同仿真模型(高密度脂蛋白编码器)试验台。
这个由两部分组成的系列的第二部分将展示如何从实现模型生成HDL代码，并验证生成的HDL代码产生的结果与浮点行为模型和定点实现模型相同。
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