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        基于FIFO的目標距離脈沖模擬電路

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        作者:龐學文 田地 時間:2006-09-23 來源:EDN China 收藏

        1引言

        是無線電測向和測距,測距是其主要的功能之一,是通過測試發射脈沖和目標回波之間的時間差來測量目標距離的。模擬器的主要功能是逼真地模擬雷達接收到的目標回波。根據雷達模擬器的輸出頻率可以將雷達模擬器分為射頻雷達模擬器、中頻雷達模擬器及視頻雷達模擬器。在雷達模擬器中,目標航路通常是由計算機實時計算產生的。如何將實時計算的目標距離數據轉化為模擬的目標回波是設計雷達模擬器需要解決的關鍵問題之一。對高重復頻率的雷達而言,由于存在距離模糊,雷達通常使用多個不同的重復頻率,這就要求回波模擬電路必須具備適應不同重復頻率的功能,而且在雷達切換重復頻率的瞬間模擬電路必須能夠快速適應。

        我們在研制某種型號雷達模擬器的過程中遇到了以上問題,為此設計了基于FIFO的目標距離,此模擬方案具有與雷達發射脈沖頻率無關、自動適應雷達模擬發射脈沖頻率變化、適應高重復頻率和易于使用EPLD實現等優點。

        2基于FIFO的

        圖1是雷達測距原理圖。雷達接收機通過測量發射脈沖和回波脈沖之間的時延來測量目標距離,一般用下式表示:

        式中,c為光速;T為發射脈沖重復頻率。雷達的最大單值測距范圍由其脈沖重復周期T決定。為保證單值測距,通常應選取
        式中,Rmax為雷達的最大作用距離。

        圖1雷達測距原理
        有時雷達重復頻率的選擇不能滿足單值測距的要求,例如脈沖多普勒雷達或遠程雷達,這時目標回波對應的距離R為(m為正整數)


        式中,τ1為測得的回波信號與發射脈沖間的時延。這時將產生測距模糊,如圖2所示,為了得到真實的距離R,必須判明式(2)中的模糊值m。


        圖2雷達測距模糊(m=1)

        常用的距離解模糊方法有多重復頻率解模糊和舍脈沖解模糊等方法,在此不再贅述。

        對有距離模糊的雷達回波模擬器而言,必須準確地模擬每1個回波脈沖。如果使用記發射脈沖個數m、再模擬τ1的方法,必須準確知道雷達發射脈沖的周期T,否則會造成距離模擬誤差,而且此誤差隨目標距離的增大而增大。我們在開發某種雷達模擬器的過程中設計了一種新的模擬方法,能夠克服以上缺點。

        由1個計數器、加法器、比較器、FIFO以及相應的控制電路構成。其結構如下圖3所示。


        圖3基于FIFO的目標距離框圖
        其設計的基本思想是:將目標距離按時鐘頻率量化生成延時數據鎖存在鎖存器2中,利用計數器產生1個循環的數值序列作為時間基準,雷達每發射1個脈沖的同時,鎖存器1凍結,加法器將兩個鎖存器的輸出相加,其結果表示目標回波應該出現的時刻,在控制電路的控制下將加法器結果存入先進先出(FIFO)存儲器;FIFO的輸出為下1個回波脈沖出現的時刻,它和時間序列在比較器內進行比較,如果兩者相等則說明當前時刻應該輸出1個回波脈沖,同時此脈沖又驅動FIFO將下1個數據送到比較器,為下1個脈沖輸出作準備。在整個工作過程中只用到雷達的發射脈沖。

        下面以1個具體例子說明其工作原理。

        設時鐘頻率為20MHz(周期為50ns),計數器字長16位,易知計數器每隔216


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