航管二次監(jiān)視雷達(dá)地面詢問編碼器的FPGA設(shè)計(jì)
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式中：Rlmax為最大詢問距離；λI為詢問射頻波長；GI為詢問天線增益；GR為應(yīng)答天線增益；Prmin為應(yīng)答器接收機(jī)靈敏度；Pr為地面發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率；LI為三端環(huán)形器和饋線系統(tǒng)損耗；LR為應(yīng)答器饋線增益。
詢問周期對應(yīng)S0同步信號(hào)周期。結(jié)合實(shí)際工程的參數(shù)，按照上面公式計(jì)算出詢問時(shí)間每1μs對應(yīng)的詢問距離為150 m的比例。由人工航線監(jiān)視的二次雷達(dá)的作用距離為450 km時(shí)，對應(yīng)詢問周期為3．5 ms；為370 km左右時(shí)，對應(yīng)詢問周期為2．5 ms。機(jī)場終端區(qū)域Ⅲ監(jiān)視用的作用距離為140 km時(shí)，對應(yīng)詢問周期為0．000 9 ms。
1．3 編碼器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖2所示為編碼器信號(hào)處理框圖。它采用雷達(dá)顯控界面、微處理器和FPGA芯片相結(jié)合的信號(hào)處理系統(tǒng)。對于編碼器的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)功能(見1．1小節(jié))，采用IPcore技術(shù)提取界面下傳數(shù)據(jù)采集和微處理器命令，采用分頻電路產(chǎn)生各模塊所需的時(shí)鐘，依據(jù)詢問命令產(chǎn)生同步編碼信號(hào)S0。由此編碼產(chǎn)生常規(guī)模式及其交替模式，S模式的詢問信號(hào)。可用數(shù)字示波器進(jìn)行實(shí)時(shí)測量；射頻組件可對編碼信號(hào)進(jìn)行測試并產(chǎn)生線性檢波信號(hào)，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后，送入 IPcore采集數(shù)字信號(hào)，并上傳至界面定性顯示波形。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/169484.htm
2 編碼器的詢問信號(hào)格式
2．1 常規(guī)模式
按照國際民航組織的規(guī)定有六種常規(guī)詢問模式，分別稱為1，2，3／A，B，C，D模式，各種模式的P1與P2，P1與P3之間的時(shí)間關(guān)系如表1所示。
其中，1，2兩種模式專用于軍用識(shí)別詢問；3／A模式用于軍用和民用識(shí)別詢問；C模式用于高度詢問；D模式作為備用詢問模式，其詢問內(nèi)容目前還在商議之中。這些詢問模式，由間隔不同的脈沖對組成，其時(shí)間關(guān)系如表1所示。其中，第一個(gè)脈沖稱為P1；第二個(gè)脈沖稱為P2；第三個(gè)脈沖稱為P3。脈沖P1， P2，P3格式為脈寬(O．8±O．1)μs，上升沿在1～5 μs之間，延遲在0．2～5μs之間。脈沖P1和P3都是通過詢問通道傳輸?shù)?，它們之間允許不同的時(shí)間間隔。
2．2 S模式詢問信號(hào)格式
圖3表示S模式詢問格式。前兩個(gè)脈沖P1和P2的脈寬為0．8μs，間隔為2．0μs。在P2脈沖后是一個(gè)長脈沖P6，它的持續(xù)期為其脈寬，取16． 25μs或者30．25μs，其中有許多相位為反轉(zhuǎn)脈沖，用其攜帶發(fā)射數(shù)據(jù)。P6的最后24位為飛機(jī)地址，是通過全呼詢問獲得的。其中，第一個(gè)反相位于脈沖前沿后1．25μs，即P5為“同步相位反轉(zhuǎn)”信號(hào)，提供給S模式應(yīng)答器作為始終同步，從而對后續(xù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)解碼；同步相位反轉(zhuǎn)脈沖也用作應(yīng)答信號(hào)發(fā)射的時(shí)鐘參考。詢問機(jī)通過計(jì)算同步相位反轉(zhuǎn)脈沖的發(fā)射與接收到的第一個(gè)應(yīng)答脈沖之間的時(shí)間間隔來測量飛機(jī)的距離。數(shù)據(jù)通過DPSK信號(hào)來發(fā)射反相位置的間隔為0．25μs，從而產(chǎn)生4 MHz的數(shù)據(jù)比特率。根據(jù)要求，整個(gè)發(fā)射數(shù)據(jù)的比特為56 b或者112 b。
2．3 S模式奇偶與地址
S模式P6數(shù)據(jù)位的最后奇偶24 b信息通過改進(jìn)的循環(huán)冗余(CRC)編碼來計(jì)算，其多項(xiàng)式如下：
奇偶性在發(fā)射端計(jì)算，并與24個(gè)比特位飛機(jī)地址加入到信息中。在接收端，奇偶性再次被計(jì)算，并與信號(hào)中的奇偶和地址信息做比較，這樣可以確定信息是否發(fā)送無誤。多項(xiàng)式G(x)有助于錯(cuò)誤探測和糾正，可以利用移位寄存器來實(shí)現(xiàn)，其電路如圖4所示。前32個(gè)比特位(或長S模式的88個(gè)比特位)無修改地發(fā)送，但在其發(fā)送時(shí)，會(huì)在移位寄存器反饋端乘以G(x)。對于最后循環(huán)反饋端探測信息的最后24 b會(huì)被斷開，并由24 b地址比特位代替。其結(jié)果就是信息的最后24 b包含了24 b的奇偶區(qū)域，并與飛機(jī)地址相加再乘以G(x)。
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