一種基于FPGA/MCU結構的線(xiàn)性調頻高度表

　　VGC 接口采用D/A 轉換器和運放，來(lái)產(chǎn)生精密的VGC 電壓，VGC 電壓的輸出范圍為0?9V。 D/A 轉換器選用并行12 位D/A 轉換器AD7392AR，速度比較快。

　　MCU 選用SST 公司的8 位單片機SST89V564RD[5]，64K Flash 編程空間，完成高度表狀態(tài) 的控制、高度數據的校正/補償等工作。RS422 接口采用MAXIM 公司的AD844E，全雙工工作， 既可輸出地面高度數據，也可通過(guò)該接口實(shí)現SST89V564RD的在線(xiàn)編程和在線(xiàn)仿真。

　　MCU 與FPGA 之間采用8 位的數據/地址復用總線(xiàn)接口，速度快，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)特定地址的寄 存器來(lái)實(shí)現邏輯控制和數據的讀取。SST89V564RD 的工作電壓為3.3V，可直接與FPGA 進(jìn)行通 訊，不需進(jìn)行電壓轉換。

　　3.2 軟件設計

　　該高度表的軟件設計包括兩部分：一部分是FPGA 的編程，采用VHDL 語(yǔ)言編寫(xiě)；另一部 分是MCU 的編程，采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。兩部分軟件共同實(shí)現高度表的搜索、跟蹤等功能。

　　a. 搜索算法

　　當高度表的差拍信號未落入225kHz 的跟蹤帶內時(shí)，高度表進(jìn)入搜索狀態(tài)：通過(guò)改變調 制頻率fm從低高度到高高度進(jìn)行搜索。fm的值是離散的，滿(mǎn)足fm=112.5kHz/n，n 為分頻系數， n=1?1500（正整數）。

　　采用了線(xiàn)性搜索算法，分頻系數n 從小到大連續變化，使高度表從低到高，以距離分辨 率Δh=1.0m 為步長(cháng)連續搜索，即fm=112.5kHz/n，n=1→1500。當差拍信號fb0=225kHz±15kHz 時(shí)，鎖定門(mén)限輸出高電平，高度表進(jìn)入跟蹤狀態(tài)，由跟蹤鑒頻回路與地面組成閉環(huán)系統，伺服于高度的變化。

　　b. 跟蹤算法

　　當高度表進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)，由跟蹤鑒頻回路與地面組成閉環(huán)系統。由于線(xiàn)性調頻信號的 特殊性，其譜線(xiàn)是離散的，當高度變化時(shí)，各個(gè)頻率成分的信號都有，只是各個(gè)譜線(xiàn)的幅度 不同。在低高度上，由于跟蹤帶寬很窄（30kHz），調制頻率變化量Δfm大于30kHz 時(shí)，造成 高度表失鎖。另外，由于面目標的回波差拍信號的能量并不是集中在一根譜線(xiàn)上，而是多根 譜線(xiàn)或譜線(xiàn)帶具有相同量級的回波能量，要使高度表能跟蹤到最低譜線(xiàn)，即最低高度，要采 用具有頻譜前沿跟蹤能力的算法。