三路單脈沖雷達接收機DAGC技術的工程實現(xiàn)

摘要 分析單脈沖雷達接收機DAGC的基本原理，給出靈敏度時間(STC)控制、手動增益控制及自動增益控制的數(shù)字實現(xiàn)方法以及相應的硬件、軟件結構框圖。根據(jù)實踐經(jīng)驗討論了數(shù)字AGC技術工程化設計中需考慮的衰減量波動、數(shù)控衰減器在中頻電路中引入的沖擊振蕩、頻率捷變狀態(tài)中通道增益和數(shù)字AGC技術實現(xiàn)對接收機增益控制等幾個問題，以及解決途徑。
關鍵詞 DAGC技術；靈敏度時間控制；數(shù)字自動增益控制；衰減器；FPGA

在雷達工作過程中，目標回波信號的強度會有較大起伏，使接收機的輸入信號會有相應的變化，變化范圍為-100～15 dBm。若要在如此寬的信號變化范圍中保持接收設備能對信號進行線性放大，和保持信號不飽和失真，就需要控制接收機的增益，擴展接收機的動態(tài)范圍，并以此來防止近程雜波及大目標回波使接收機發(fā)生過載，實現(xiàn)洲角歸一化，使接收機輸出的角誤差信號強度只與目標偏離天線軸線的夾角有關，而與距離的遠近和反射面積的大小無關。在工程實踐中，通常用AGC來達到這一目的。
早期雷達采用模擬AGC電路，精度不高，且調試復雜。后經(jīng)采用EPROM和D／A轉換器對模擬衰減器的控制曲線加以修正，提高了對接收機進行調試和補償?shù)撵`活性，但電路集成度低，設備量大。
文中介紹了三路單脈沖雷達接收機DAGC技術的工程實現(xiàn)方法，其是基于A／D轉換芯片AD9280、FPGA(XC2V1000)等數(shù)字電路，在系統(tǒng)搜索狀態(tài)采用靈敏度時問控制(STC)及手動增益控制、跟蹤狀態(tài)采用AGC控制，實時調整中頻接收機的增益，從而增強系統(tǒng)的靈活性，使得信號處理能夠根據(jù)雷達工作狀態(tài)的需要，調整中放模塊的增益，甚至改變自動增益控制的方式。

1 三路單脈沖雷達接收機DAGC技術
1．1 組成及工作原理
圖1為三路單脈沖雷達接收機DACC的組成框圖。搜索狀態(tài)衰減器1受靈敏度時間控制，衰減器2受手動增益控制。跟蹤狀態(tài)和通道AGC，以和通道中頻信號作為輸入信號。當目標由遠至近，回波信號由弱到強時，控制兩級衰減器，使得通道中頻信號幅度保持不變，與時差通道數(shù)控衰減器衰減量與和通道保持一致，從而保證了兩個支路輸出的角誤差信號與目標偏離天線軸線的夾角有關，而與目標的遠近大小無關。圖中FPGA用來實現(xiàn)數(shù)字增益控制。

1．2 STC及手動增益控制的數(shù)字化實現(xiàn)
在進行大范圍目標搜索時，需要把距離選通波門開得較寬，這可用STC電路來實現(xiàn)。其屬于AGC，可用來減輕近距離的地物反射或海浪反射引起的雜波干擾，防止中頻放大器產生過載。由于叢林、海浪等地物反射引起的雜波干擾的強度隨距離的增大而減小，因此STC電路適用于消弱此種具有特定變化規(guī)律的雜波干擾。
具體實現(xiàn)方法是：根據(jù)信號的實際情況確定近距離增益值和增益隨時間變化的曲線，將這一曲線存儲在一個小的臨時緩存中，即加載到FPGA內部ROM中，在發(fā)射觸發(fā)脈沖觸發(fā)時將存儲量按一定時間源源不斷地讀出，產生隨時間變化的衰減量曲線，從而實現(xiàn)靈活準確的STC。圖2為STC數(shù)字實現(xiàn)的框圖。

手動增益控制的實現(xiàn)較為簡單，其過程是將手動控制電壓經(jīng)A／D變換后送到FPGA，在FPGA內部經(jīng)數(shù)據(jù)寄存器輸出后送到控制衰減器2，實現(xiàn)手動增益控制。