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雷达发射指令监测设备设计及实现

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摘要:为了提高雷达接收机的排故效率,简化排故流程,快速定位故障原因,采用FPGA技术,结合雷达的微波接收机研制成功了雷达发射指令监测设备,将不同频点的雷达发射指令通过串口打印出来。通过仿真试验,验证了设备的可靠性。该监测设备具有设计合理、结构紧凑、便于携带和使用、记录准确等优点。

关键词:FPGA;定位故障;监测设备

0引言

雷达指令制导的弹载接收机测试过程中发生指令解析故障的原因较多,可能是由于雷达发送指令的包数和内容错误引起的,也可能是由于弹载接收机的接收和处理电路故障引起的,造成排除故障占用时间较长,为了简化排故流程,快速定位故障原因,需要监测雷达发射端指令编码的发送包数和正确性。为此,采用FPGA技术,结合雷达的微波接收机研制成功了雷达发射指令监测设备,将不同频点的雷达发射指令通过串口打印出来,通过软件进行译码还原,可直观显示发射指令编码的包数和编码内容。

1监测设备总体设计

为了快速定位雷达接收机的故障,要求监测设备能通过RS232串口来实时显示雷达发送指令[1],并对指令进行解析,通过对监测系统分析,将系统分为以下几个功能模块:微波接收机功能:对雷达信号的接收,首先需要微波接收机,带调制的微波信号送入微波接收机后,经限幅器、低噪声放大器放大,本振根据频点装订模块送来的频率代号将频率跳转到相应频率,与输入信号进行下变频,带通滤波器滤除掉带外的干扰信号,检波器再将信号检至视频信号,电压比较器输出LVTTL电平信号送打印模块。微波接收机采用成熟的产品实现。检波数据打印功能:对微波接收机发送过来的检波数据进行串并转换、存储和串口发送。该功能通过逻辑实现。指令解析功能:对串口打印出的指令进行解码、校验、还原,直观显示发射指令编码的包数和编码内容。该功能通过软件实现。频点装订功能:通过串口将雷达频率代号发送给微波接收机,调整接收机的本振频率,实现不同频率情况下的雷达指令接收。该功能通过逻辑实现。

2指令监测逻辑实现

指令监测逻辑由两大部分构成:频点装订部分和检波数据打印部分,其中频点装订部分由频点接收模块和频点装订模块构成,检波数据打印部分由检波数据接收模块、检波数据处理模块和串口发送模块构成。频点接收模块接收串口发送过来的频点信息,将其转换成并行数据,频点装订模块将并行的频点信息按照微波接收机要求的格式发送出去,数据格式为0xaa0x55频点频点反码0xaa0x55,检波数据接收模块将5MHz频率的142bit检波数据转换成并行数据并以40MHz的频率发送给检波数据处理模块,检波数据处理模块将142bit检波数据存在存储器中,再从存储器中读出检波数据并将其中除了eb90字头部分的其它数据段每隔7位补0,以方便串口每8位输出,串口发送模块将扩展后的检波数据按照串口协议发送出去。每个模块采用verilog语言实现。

3指令采样与存储器设计

指令监测逻辑实现有两个关键的点,一是如何正确采样检波数据,二是输出结果能否满足实时性要求。由于受到外界干扰及传输功率的影响,信号的传输很能达到理想状态,信号码元可能变坏[2],信号脉冲宽度在一定范围内变化,以标准脉冲宽度200ns为例,接收到的脉冲宽度可能在180~220ns范围内。为了保证检波数据采样的正确性,采取三个方面的措施。一是采用握手信号[3],将指令的前16位设为字头EB90,当接收端确认收到正确的字头后,才开始接收后面的指令内容;二是采用线性分组码、交织码差错控制技术,在信息码元序列中加入监督码元,以纠正并发现码元差错[2],考虑到纠正的差错位越多,码距较大且代码冗余度高,选用能纠正一个差错,发现两个差错的汉明码作为编码方式,原代码的码长为4比特,附加纠错编码部分为3比特,合成后的纠错码为7比特,故“一个差错”的情况共有7种,加上“正常”状态共有八种状态,3比特的附加纠错码能分辨这八种状态,同时将最后的8比特原码作为校验码,如表1所示。三是采用高速时钟采样检波数据信号,并选择在中间位置采样[5]。

4功能仿真

功能仿真是验证系统功能是否正确的重要手段,编写完的代码需要经过充分的功能仿真[5],指令监测逻辑的功能仿真主要是验证频点装订和雷达指令打印功能。

5结语

采用FPGA技术,结合该型雷达的微波接收机研制的雷达指令监测仪,较好地满足了雷达的监测需求,简化了排故流程,能快速定位故障原因,提高了产品测试效率。该监测仪具有设计合理、结构紧凑、便于携带和使用、记录准确等优点。

参考文献:

[1]蒋志华,陶德桂.基于单片机系统的指令监测仪设计与实现[J].微计算机信息,2008,24:113-115.

[2]贾望屹.适用于信息化弹药的舰载火控雷达指令制导技术[J].火控雷达技术,2010,39(3):7-12.

[3]刘皖,何道君.FPGA设计与应用[M].北京:清华大学出版社,2006.

[4]路而红.电子设计自动化应用技术-FPGA应用篇[M].北京:高等教育出版社,2009.

[5]王金明.Verilog_HDL程序设计教程[M].北京:人民邮电出版社,2005.

[6]田耘,徐文波,张延伟等编著.无线通信FPGA设计[M].北京:电子工业出版社,2008.

[7]杨坤平,张元,陈学堂.微波自动测量系统的研究[J].计算机技术与发展,2009,19(2):234-236.

作者:操炜鼎;贾望屹;张博;马跃 单位:中国电子科技集团公司第二十研究所

雷达与对抗杂志责任编辑:张雨    阅读:人次