基于TS101的SAR回波信號模擬器設(shè)計(jì)

　　TS101是美國AD公司最新推出的TigerSHARC系列DSP芯片，采用DMA引擎，主要針對嵌入式實(shí)時應(yīng)用。TigerSHARC DSP有兩個獨(dú)立的32位處理器核，或者多指令多數(shù)據(jù)流(MIMD)結(jié)構(gòu)。每個處理單元都能在單周期執(zhí)行一次乘法，以及加法，對于300 MHz的ADSP TS101S，每個周期能產(chǎn)生6個FLOP，峰值處理器能力達(dá)到1800 MFLOPs。TigerSHARC為多種信號處理設(shè)計(jì)，提供了64位的共享系統(tǒng)總線和4個鏈路口。數(shù)據(jù)在外部總線上的傳輸率可以達(dá)到800 MB/s。此外，數(shù)據(jù)也可以通過鏈路口傳輸，每個鏈路口的傳輸率達(dá)到250 MB/s。整個TigerSHARC芯片的I/O帶寬達(dá)到1 800 MB/s。選用的實(shí)時信號處理板基于標(biāo)準(zhǔn)的CPCI總線，由4片TS101構(gòu)成共享總線的并行處理器，DSP之間采用鏈路口通信。板上內(nèi)存擴(kuò)展到了2 GB，滿足了SAR信號模擬器要求的大存儲容量和強(qiáng)計(jì)算能力。

　　1 SAR回波模擬器的原理及實(shí)現(xiàn)

　　1.1 SAR回波信號模擬器的原理

　　從上述高分辨率SAR模擬系統(tǒng)的技術(shù)分析可以看出，高分辨率模擬器設(shè)計(jì)必須解決速度和容量的問題。本文提出基于DSP的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，SAR回波模擬器的原理框圖如圖1所示。從原理框圖可以看出，本系統(tǒng)可分為四大部分：回波信號產(chǎn)生、D/A轉(zhuǎn)換、正交調(diào)制、上變頻。其中SAR回波信號產(chǎn)生是該系統(tǒng)的重要組成部分，利用CPU主板，可以通過連接顯示設(shè)備，利用人機(jī)界面，對各種場景參數(shù)進(jìn)行實(shí)時設(shè)置，通過CPCI總線傳送至通用信號處理板上的DSP處理器，由DSP實(shí)時計(jì)算SAR回波脈沖，然后經(jīng)過D/A變換、正交調(diào)制和上變頻到接收機(jī)。

　　1.2 SAR回波信號模擬器的系統(tǒng)硬件組成

　　SAR回波信號實(shí)時產(chǎn)生的重點(diǎn)在于實(shí)時信號處理機(jī)，在實(shí)時信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型中，必須根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適的高速DSP處理器完成系統(tǒng)要求的任務(wù)。實(shí)時信號處理機(jī)主要硬件由多塊DSP信號處理板卡、CPU主板、DAC板卡、標(biāo)準(zhǔn)CPCI機(jī)箱和電源、顯示監(jiān)視設(shè)備CRT等構(gòu)成。針對合成孔徑雷達(dá)實(shí)時信號處理所要求的大數(shù)據(jù)吞吐能量、強(qiáng)數(shù)據(jù)計(jì)算能力，決定選用美國AD公司的TS101芯片作為實(shí)時信號處理機(jī)的DSP處理芯片。綜合各種因素，最終選擇的DSP信號處理板卡如圖2所示。

　　該板單板可以提供7.2 GFLOPs處理能力，2 GB的擴(kuò)展內(nèi)存;板卡形式是標(biāo)準(zhǔn)的CPCI 6U板卡，完全滿足SAR實(shí)時回波處理對實(shí)時處理能力和大內(nèi)存的需求。