一种基于FPGA/MCU结构的线性调频高度表

　　VGC 接口采用D/A 转换器和运放，来产生精密的VGC 电压，VGC 电压的输出范围为0?9V。 D/A 转换器选用并行12 位D/A 转换器AD7392AR，速度比较快。

MCU选用SST 公司的8 位单片机SST89V564RD[5]，64K Flash 编程空间，完成高度表状态 的控制、高度数据的校正/补偿等工作。RS422 接口采用MAXIM 公司的AD844E，全双工工作， 既可输出地面高度数据，也可通过该接口实现SST89V564RD的在线编程和在线仿真。

MCU与FPGA之间采用8 位的数据/地址复用总线接口，速度快，通过访问特定地址的寄 存器来实现逻辑控制和数据的读取。SST89V564RD 的工作电压为3.3V，可直接与FPGA进行通 讯，不需进行电压转换。

　　3.2 软件设计

　　该高度表的软件设计包括两部分：一部分是FPGA 的编程，采用VHDL 语言编写；另一部 分是MCU的编程，采用汇编语言编写。两部分软件共同实现高度表的搜索、跟踪等功能。

　　a. 搜索算法

　　当高度表的差拍信号未落入225kHz 的跟踪带内时，高度表进入搜索状态：通过改变调 制频率fm从低高度到高高度进行搜索。fm的值是离散的，满足fm=112.5kHz/n，n 为分频系数， n=1?1500（正整数）。

　　采用了线性搜索算法，分频系数n 从小到大连续变化，使高度表从低到高，以距离分辨 率Δh=1.0m 为步长连续搜索，即fm=112.5kHz/n，n=1→1500。当差拍信号fb0=225kHz±15kHz 时，锁定门限输出高电平，高度表进入跟踪状态，由跟踪鉴频回路与地面组成闭环系统，伺服于高度的变化。

　　b. 跟踪算法

　　当高度表进入锁定状态时，由跟踪鉴频回路与地面组成闭环系统。由于线性调频信号的 特殊性，其谱线是离散的，当高度变化时，各个频率成分的信号都有，只是各个谱线的幅度 不同。在低高度上，由于跟踪带宽很窄（30kHz），调制频率变化量Δfm大于30kHz 时，造成 高度表失锁。另外，由于面目标的回波差拍信号的能量并不是集中在一根谱线上，而是多根 谱线或谱线带具有相同量级的回波能量，要使高度表能跟踪到最低谱线，即最低高度，要采 用具有频谱前沿跟踪能力的算法。