随着雷达成像技术的不断发展,近几年视频SAR成像这一概念被提出。视频SAR是以类似电影的方式再现场景的信息,其应用广泛,可以实时监测场景信息也可对机动目标进行动态观测等。为了更好地实现对视频SAR数据的成像处理,其相应的硬件数据采集系统成为当下研究热点。由于视频SAR成像系统适用于高帧率、高分辨率的连续成像,而SAR的帧率与雷达工作频率成正比,且其分辨率取决于发射信号带宽,所以设计视频SAR硬件系统的难点在于如何产生稳定的高频宽带信号以及对回波数据的高速采集存储。本论文针对以上难点设计了一套基于FPGA的视频SAR综合数字处理系统。本文主要研究内容和完成的工作如下:1.本论文围绕对视频SAR成像硬件系统的研究,对总体结构与各子模块进行了设计,完成了系统的硬件设计与软件逻辑设计等工作。针对系统的需求,设计了系统的整体结构框架,并选用了高性能且自带软核处理器的赛灵思V7系列FPGA为主处理芯片,软硬协同开发,降低了系统设计的复杂度。2.提出了一种中频信号的生成方法。针对视频SAR成像系统中对发射信号频率高、带宽大的需求,设计了带宽中频信号发生模块。目前主流的信号生成方法为直接频率合成(DDS)技术,根据采样定理可知,单路DDS的输出频率应小于系统时钟频率的一半,所以使用单路DDS产生信号的输出频率有限。本论文利用分布式思想,采用多路并行DDS技术,将多路DDS的相幅转换输出做并串转换后再送往高速数模转换器,这种方法可降低单个DDS核的频率即降低了系统时钟,从而方便宽带中频信号的产生。3.提出了一种高速采集与存储的方法。针对视频SAR成像系统中对数据高速采集的需求,设计了中频信号采集模块。利用带通采样的原理,对解调并去斜处理后的宽带中频信号直接进行采集,降低了采样频率,提高了采集效率。针对采集过程中速率高、数据量大等问题,设计了数据存储模块,采用12块m SATA盘并行存储的方法,既提高了速率又减小了体积。最后在固态盘中搭建了文件系统,方便了上位机直接对固态盘中数据的访问。4.提出了一种软硬协同控制的方法。针对系统在工作过程中可根据需求实时调控等问题,设计了软核通信控制模块。利用FPGA中自带的Microblaze软核灵活方便的特点,在软核中实现串口接收并解析上位机指令和对外界信息的接收,实现软硬协同控制,使设计更为简化,控制更为方便。5.完成系统设计后,搭建实验测试环境,对总体和各个模块进行测试。使用频谱仪对生成信号的功率、无杂散动态范围、相位噪声等指标进行了测试。通过Matlab对采集到的数据进行处理,完成对采样信号的信噪比、信纳比以及总谐波失真等的观测。通过Vivado软件中的ILA核完成对数据存储速率的测试。通过上位机界面下发指令对系统的控制完成了对软核通信部分的测试,最终完成对系统设计的验证。