航管二次监视雷达地面询问编码器的FPGA设计
3编码器设计流程
编码器的FPGA设计流程图如图5所示。首先提取雷达控制界面的控制命令,判断出询问模式和询问方式(询问交替方式)。结合S0产生原理和雷达询问距离理论,用计数分频编码产生S0同步信号。
若是常规模式,在S0同步信号沿触发下,按照软件控制界面不同的控制命令,分别编码产生周期性的6种单模式(见表1)询问信号;并且产生对应的周期性提取信号,结合交替模式产生相应的编码信号。
若是S模式询问,设计流程是:首先产生S模式的前导脉冲P1,P2和数据位同步信号P5,然后判断是短S模式(P5数据位56 b),还是长S模式(P6数据位112 b),再调用XCV600E内部的双口RAM IPcore模块进行数据采集,对s模式最后24 b的飞机地址数据位进行奇偶地址校验编码,校验规则如图4所示。之后再对校验结果进行DPSK调制编码,然后按照S模式的信号格式,在数据同步位信号P5 (见图3)控制下,产生S模式询问信号。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/169484.htm
4 询问信号的仿真波形
4.1 常规模式1:1:1交替询问信号的仿真波形
首先是同步触发信号S0的产生,由雷达显控界面人工操作改变,对应二次雷达监视的范围不同而具有不同的周期。一般S0的周期有2.5 ms,3.5 ms,0.000 9 ms 。
当S0的周期为3.5 ms时,其仿真结果如图6所示。XCV600E的FPGA时钟为40 MHz,产生周期性的S0信号。采用计数4倍、8倍、1O倍分频产生各模块所需的时钟。如果改变S0的周期,可用类似的方法产生;其次是三三交替询问模式的产生。如图6所示,在询问控制界面中,任选6种常规模式中的3种。在同步编码信号S0的上升沿进行触发,在第一个S0周期内产生询问模式mode_1,第二个S0周期内产生询问模式mode_2,第三个S0周期内产生询问模式mode_3 A,第四个S0周期内产生询问模式mode_1。按此规律周期性的产生即为三三交替询问模式。其中,S1_revert,S2_revert, S3_revert是循环状态机产生的周期性提取信号,分别周期性提取mode 1,mode 2,mode 3 A的编码信号,其他单模式的编码产生方式类似。
4.2 S模式CRC校验编码和译码仿真波形
依据S模式询问机编码器的P5位奇偶地址校验的多项式电路规则(见图4),应用Matlab软件建立24个D触发器组成的移位寄存器进行仿真。如图7所示,仿真结果中以P5。为56 b为例,data为原始的P6数据信号,data为 “11111111101101010011010100100000011011111101001100001000”序列。其中,最后24 b表示飞机地址(初次获得飞机地址是由“全呼询问”获得该校验是“点名询问”方式);encode为校验输出,其序列为 “11111111101101010011010100100000000101101010000100110000”;然后把encode作为输入按照应答器解码电路进行译码,译码结果为decode。由此发现译码结果与原始输入数据相同,保证了校验编码设计的正确性。
5 结 语
利用FPGA的高速运算能力和IPcore技术设计高性能的二次雷达地面询问编码器,不但在数据采集、信号编码时具有自适应性和可控性,而且解决了雷达信号的实时性问题,完成了多种复杂信号处理的单片FP-GA集成,有效地解决了小电路板尺寸与大存储空间的矛盾,从而提高了系统的集成性,进一步节约了资源。同时利用“软件显控界面+FPGA+MCU”结合的架构技术使之更容易成为微型系统。
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