【关键词】M 序列 DDS 芯片 FPGA
1 引言
M 序列做为一种近似白噪声的伪随机序
列，具有良好的自相关函数，易于产生，在通
信系统中有着广泛应用，是国内外通信领域研
究的热点。DDS 芯片由于其接口、控制简单，
已广泛应用于现代数字阵列雷达系统中，在
DDS 芯片中实现M 序列的产生和测试对M 序
列在数字阵列雷达中的应用具有非常重要的意
义。
本文利用FPGA 芯片实时产生M 序列，
并通过DDS 芯片转成模拟信号，再通过AD
芯片采样并在FPGA 中解调到基带信号，最后
在matlab 分析中恢复序列，评估该序列的相
关性。
M 序列是由线性反馈移位寄存器加上反
馈系数产生的，n 阶的移位寄存器产生原理如
图1 所示。
图中a0 至an-1 为n 个移位寄存器的初始值，
c0 至cn 为反馈系数值，则有输出值为
an=c1an-1+c2an-2+•••+cna0
因此，只要初始值a 及反馈系数值c 确定，
则M 序列就确定了，最长重复周期为2n-1。
3 测试结果分析
根据M 序列产生原理， 在FPGA 中实
时产生n=20，a=[10001000111010001101]，
c=[11010011101100011101] 的M 序列。设发射
波形脉宽为3ms，码元宽度为400ns，则共有
7500 个码元。在FPGA 程序中产生M 序列后
文/朱亮
M 序列是一种近似白噪声的伪
随机确定序列，具有优良的自相
关函数，在某些场合下可以代替
白噪声用于系统辨识工作，在现
代雷达技术中也有着广泛的应用
前景。DDS 芯片已广泛应用于数字
阵列雷达系统，因此基于DDS 芯
片产生的M 序列信号的性能测试
可以为M 序列在数字阵列雷达系
统中的应用提供技术基础。
摘 要
将该序列送至DDS 芯片中产生具有二相编码
的中频信号，经过射频电缆传输至AD 芯片进
行中频采样，采样后信号经过解调滤波后可得
到基带IQ 信号，在FPGA 程序中自带的逻辑
分析仪Signal Tap 将该基带信号采集保存，导
出至Matlab 中进行分析。若一个码元按照两
个采样点进行采样，则经过FPGA 程序解调后
的基带信号数据率为5MSPS。信号处理流程
框图如图2 所示。
按照上述的信号处理流程采集到的实际
基带二相编码信号及相应的相位情况如图3 所
示，左侧为采集信号，右侧为局部放大图。由
图可见，信号区域得到的相位值只有两种情况，
取110 度左右的相位为1，取-70 度左右的相
位为0，而由于每个码元所对应的相位有两个
采样点。所以需要对该相位值进行二抽处理，
抽取后的数据，取其中任意一路则可以恢复出
相应的M 序列。
恢复的M 序列结果如图四左侧所示，上
图为恢复的实际序列，下图为局部放大图。在
Matlab 中对该接收到的序列与根据初始值和
反馈值产生的标准M 序列做相关匹配处理，
匹配结果如图4 右图所示，可见只有一个点是
完全匹配的，匹配值为7500，与码元数目是
一致的，说明从经过DDS 芯片转换后的中频
信号中是可以有效的恢复出原始的码元信号
的，并且其码元序列与设计的序列是一致的；
相差一个码元及一个码元以上时，匹配结果为
3700 左右，且分布比较均匀一致，说明该M
序列经过匹配滤波后的噪声分布比较一致，具
有非常良好的自相关性能。
4 结束语
本文基于DDS 芯片产生了M 序列的编码
信号，并对该实际的模拟信号进行闭环采集分
析，分析结果表明从DDS 芯片产生的中频信
号中可以有效的恢复出原始的M 序列信号，
说明基于DDS 芯片也是可以产生M 序列信号
的，因此可以将M 序列信号应用于实际的数
字阵列雷达系统中，提高数字阵列雷达系统的
性能指标。
参考文献
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作者单位
中国电子科技集团公司第38 研究所 安徽省
合肥市 230088
图1：M 序列产生原理 图2：信号处理流程框图
图3：采集信号及相位情况图4：匹配情况
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