航管二次監視雷達地面詢(xún)問(wèn)編碼器的FPGA設計
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式中：Rlmax為最大詢(xún)問(wèn)距離；λI為詢(xún)問(wèn)射頻波長(cháng)；GI為詢(xún)問(wèn)天線(xiàn)增益；GR為應答天線(xiàn)增益；Prmin為應答器接收機靈敏度；Pr為地面發(fā)射機的發(fā)射功率；LI為三端環(huán)形器和饋線(xiàn)系統損耗；LR為應答器饋線(xiàn)增益。
詢(xún)問(wèn)周期對應S0同步信號周期。結合實(shí)際工程的參數，按照上面公式計算出詢(xún)問(wèn)時(shí)間每1μs對應的詢(xún)問(wèn)距離為150 m的比例。由人工航線(xiàn)監視的二次雷達的作用距離為450 km時(shí)，對應詢(xún)問(wèn)周期為3．5 ms；為370 km左右時(shí)，對應詢(xún)問(wèn)周期為2．5 ms。機場(chǎng)終端區域Ⅲ監視用的作用距離為140 km時(shí)，對應詢(xún)問(wèn)周期為0．000 9 ms。
1．3 編碼器系統結構
圖2所示為編碼器信號處理框圖。它采用雷達顯控界面、微處理器和FPGA芯片相結合的信號處理系統。對于編碼器的設計主要實(shí)現上述三個(gè)功能(見(jiàn)1．1小節)，采用IPcore技術(shù)提取界面下傳數據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，依據詢(xún)問(wèn)命令產(chǎn)生同步編碼信號S0。由此編碼產(chǎn)生常規模式及其交替模式，S模式的詢(xún)問(wèn)信號?？捎脭底质静ㄆ鬟M(jìn)行實(shí)時(shí)測量；射頻組件可對編碼信號進(jìn)行測試并產(chǎn)生線(xiàn)性檢波信號，經(jīng)A／D轉換后，送入 IPcore采集數字信號，并上傳至界面定性顯示波形。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/169484.htm
2 編碼器的詢(xún)問(wèn)信號格式
2．1 常規模式
按照國際民航組織的規定有六種常規詢(xún)問(wèn)模式，分別稱(chēng)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(zhuān)用于軍用識別詢(xún)問(wèn)；3／A模式用于軍用和民用識別詢(xún)問(wèn)；C模式用于高度詢(xún)問(wèn)；D模式作為備用詢(xún)問(wèn)模式，其詢(xún)問(wèn)內容目前還在商議之中。這些詢(xún)問(wèn)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(chēng)為P1；第二個(gè)脈沖稱(chēng)為P2；第三個(gè)脈沖稱(chēng)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(guò)詢(xún)問(wèn)通道傳輸的，它們之間允許不同的時(shí)間間隔。
2．2 S模式詢(xún)問(wèn)信號格式
圖3表示S模式詢(xún)問(wèn)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(cháng)脈沖P6，它的持續期為其脈寬，取16． 25μs或者30．25μs，其中有許多相位為反轉脈沖，用其攜帶發(fā)射數據。P6的最后24位為飛機地址，是通過(guò)全呼詢(xún)問(wèn)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”信號，提供給S模式應答器作為始終同步，從而對后續的數據進(jìn)行對應解碼；同步相位反轉脈沖也用作應答信號發(fā)射的時(shí)鐘參考。詢(xún)問(wèn)機通過(guò)計算同步相位反轉脈沖的發(fā)射與接收到的第一個(gè)應答脈沖之間的時(shí)間間隔來(lái)測量飛機的距離。數據通過(guò)DPSK信號來(lái)發(fā)射反相位置的間隔為0．25μs，從而產(chǎn)生4 MHz的數據比特率。根據要求，整個(gè)發(fā)射數據的比特為56 b或者112 b。
2．3 S模式奇偶與地址
S模式P6數據位的最后奇偶24 b信息通過(guò)改進(jìn)的循環(huán)冗余(CRC)編碼來(lái)計算，其多項式如下：
奇偶性在發(fā)射端計算，并與24個(gè)比特位飛機地址加入到信息中。在接收端，奇偶性再次被計算，并與信號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(wú)誤。多項式G(x)有助于錯誤探測和糾正，可以利用移位寄存器來(lái)實(shí)現，其電路如圖4所示。前32個(gè)比特位(或長(cháng)S模式的88個(gè)比特位)無(wú)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(kāi)，并由24 b地址比特位代替。其結果就是信息的最后24 b包含了24 b的奇偶區域，并與飛機地址相加再乘以G(x)。
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