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●UART和SPI接口;
●片内定时器;
●集成锁相倍频器,倍频比0.5~64倍;
●电源为3.3V和1.2V;
选定ADSP-BF531的工作频率为200MHz,其程序存储器采用flashROMAM29LV800BB存储器,实现在线编程。
DDS控制DSP根据所接收的雷达参数,形成雷达脉冲控制字,产生相应的时序控制信号和控制参数,控制DDS产生对应的雷达脉冲波形数据,送到雷达波形数据缓冲单元。
缓存器的输出经过天线扫描调制和幅度加权后输出。
同时控制DSP还通过SPI通信接口管理和控制射频分系统的工作。
1.1.1.1控制DSP的软件和计算模型
注意到,每个中频信号模拟器有4个并行工作的雷达信号产生模块,每个模块有3个并行工作的信号波形产生单元,因此一个雷达中频模拟器同时可以1-12个不同属性的雷达信号波形。
为了便于管理和控制各单元的DDS,我们将一个中频模拟器定义为一个43矩阵,各产生单元记为。
在实际工作中,根据所产生的雷达信号的数量和类型,给个产生单元赋以一定的优先权,优先产生某种类型的雷达信号。
具体关系如下:
(1)j=1,i=1的单元优先产生连续波雷达信号,包括连续波和调频连续波雷达信号;
(2)j=1,i=2的单元优先产生载频变化类型的脉冲雷达信号,包括脉间捷变、脉组捷变、频率编码、频率分集等雷达信号;
(3)j=1,i=3的单元优先产生脉内调制为连续调频类型的脉冲雷达信号,包括线性调频(LFM)脉冲信号和非线性调频脉冲信号;
(4)j=1,i=4的单元优先产生脉内调制为相位编码类型的脉冲雷达信号,包括二相编码和四相编码信号,编码序列为巴克码和m序列;
(5)j=2,i任意的单元优先产生单频调幅类型的脉冲雷达信号;
(6)j=3,i=1的单元优先产生载频变化类型+连续调频类型的脉冲信号;
(7)j=3,i=2的单元优先产生载频变化类型+相位编码类型的脉冲信号;
(8)j=3,i=3的单元优先产生载频变化类型+单频调幅类型的脉冲信号。
将上述条件总结后列表如下:
表2.3-2雷达成产生单元的优先权分配表
i
j
优先产生的信号
说明
1
连续波
连续波、调频连续波
2
载频变化类型脉冲
脉间捷变、脉组捷变、频率编码、频率分集
3
连续调频类型脉冲
线性调频、非线性调频
4
相位编码类型脉冲
二相编码、四相编码
1-4
单频调幅类型脉冲
常规调幅脉冲
载频变化+连续调频
载频变化+相位编码
载频变化+调幅脉冲
控制DSP根据接收到的雷达信号参数,控制DDS产生相应的雷达信号。
这些信号按照信号产生模型计算相应的参数。
1)重频计算模型
现代脉冲雷达的重频(PRF)或者脉冲重复间隔(PRI)特征非常复杂,比较典型的有重频固定、重频分组、重频抖动、重频参差、重频滑变等。
PRI计算模型如下图所示。
图2.3-23PRI计算模型
3)脉内调制计算模型
现代脉冲雷达的脉内调制类型特征非常复杂,比较典型的有固定频率的调幅脉冲、线性调频脉冲、二相编码脉冲和四相编码脉冲等。
脉冲雷达的脉内调制计算模型如下图所示。
图2.3-24脉内调制计算模型
4)脉冲幅度计算模型
雷达信号脉冲幅度主要与雷达信号功率、信号传播距离以及雷达波束形状、天线扫描特性等因素有关。
对于跟踪状态下的雷达,相当于天线的方向图函数F()=l;
而对处于搜索状态下的雷达,F()受雷达波束形状和扫描方式的影响。
典型的天线扫描类型有圆周扫描、扇形扫描、边扫边跟等方式。
天线方向图有余弦函数近似方向图、高斯函数近似方向图、辛克函数近似方向图、矩形方向图。
计算脉冲幅度时,天线方向图采用单向函数。
脉冲幅度计算模型如下图所示。
图2.3-25脉冲幅度计算模型
5)单部雷达脉冲数据生成方法
雷达脉冲信号进入侦察接收机的必要条件是:
(1)接收机必须在频率上、方向上对准雷达;
(2)雷达信号强度要足够大,也就是雷达信号强度要大于接收机灵敏度;
(3)两者的工作时间要有一定的重合。
当上述条件满足后,雷达脉冲信号才有可能被接收机有效接收,这时的雷达射频脉冲才是有效的全脉冲数据。
单部雷达全脉冲数据产生的主要依据是作战想定中设定的雷达平台工作参数、雷达平台运动参数、雷达的工作参数、雷达的工作模式变换参数和雷达的运动参数。
具体产生步骤如下:
(1)读取作战想定中的平台数据和雷达数据。
(2)按照想定顺序产生雷达每一工作状态下的脉冲数据。
(3)将产生的脉冲数据,写入内存雷达脉冲数据缓冲器。
(4)判断该想定的雷达工作时间是否已到,若未到,则转到
(2),以产生下一个脉冲数据;
若时间到,则结束。
1.1.2雷达中频信号产生器产生的信号种类
雷达中频信号产生器是信号环境模拟器的核心和关键,尽管它产生的是雷达中频信号,但是除了射频频率需要各频段的射频通道变换到指定的频率、输出功率需要进一步在各频段的射频通道放大以外,其它信号特征已经具备了系统要求的各种雷达信号的特征。
这些信号特征包括:
1.1.2.1脉内调制特征
脉内调制特征包括调幅脉冲、线性调频脉冲、相位编码脉冲、连续波、调频连续波等。
脉内调制特征利用DDS本身产生各种信号波形的能力、配合相应的时序控制实现。
脉内调制带宽1MHz~20MHz内步进可调,步进量1MHz,对于特殊体制雷达(如SAR雷达)的线性调频信号带宽可以设置为50/100MHz。
1.1.2.2频率变化特征
暂时不计射频和中频的差异,雷达中频信号发生器可以产生固定频率、脉间捷变频、脉组捷变频、频率分集和频率编码等。
频率特征利用DDS本身产生各种信号波形的能力、配合相应的时序控制实现。
本系统的中频带宽250MHz,而频率捷变带宽100/200MHz,频率捷变间隔10/20MHz。
因此,只要设置频率捷变数捷变间隔小于200MHz,通过设置DDS的输出频率,就可以方便的产生具有脉间捷变频和脉组捷变频特征的中频雷达信号。
同样的方法也可以用来产生频率编码信号。
1.1.2.3PRF变化特征
PRF特征包括固定重频、重频参差、重频抖动、重频滑变等重频变化信号。
这些重频变化可以利用控制DDS的时序实现。
1.1.2.4幅度变化特征
雷达信号的幅度特征包括:
天线扫描调制、距离衰减、发射功率等因素的影响,天线扫描主要包括圆周扫描、扇形扫描、边扫边跟、圆锥扫描、边扫边跟、连续照射等多种方式。
通过对DDS输出信号的幅度加权,可以得到符合相应的幅度变化特征信号。
除此之外,将这几种基本特征适当和合理的组合,可以产生多种不同体制的雷达发射信号,如搜索雷达、跟踪雷达、火控雷达、制导雷达等体制的雷达信号。
1.1.3嵌入式显示控制器
雷达信号环境模拟器设计有两种工作模式,集中统一控制和分布式独立控制模式。
当工作在集中统一控制模式时,雷达的数量和参数的设置在主控计算机中完成;
而在分布式独立控制模式下,雷达的数量和参数的设置由5个频段的雷达信号模拟器独立设置。
嵌入式显示控制器就是完成各频段的雷达信号模拟器的雷达数量和参数的设置的任务。
1.1.3.1显示控制器硬件方案
显示控制器是雷达信号模拟器的输入和输出设备,它担负模拟器雷达信号参数输入和设置、系统控制、本地和远程通信等功能。
显示控制模块的硬件组成如下图所示:
图2.3-26显示控制模块的硬件组成
显示控制模块的核心是ARM处理器,它完成LCD显示、触摸屏控制、雷达信号参数传送等功能。
其中通信接口分工为,USB通信口负责与通信控制DSP的通信,无线通信口负责与无线电台通信,以太网通信口负责与主控计算机的有线网络通信。
1.1.3.2显示控制模块程序
显示控制模块软件的运行平台为WindowsCE,利用C++编程实现,它包括界面显示控制模块、触摸屏控制模块、本地通信模块和远程控制模块等程序模块。
图2.3-28显示控制器的程序模块组成
1)显示控制的界面
LCD显示采用图形方式实现,其显示图面示意图如下图所示:
(a)调制参数输入(b)频率参数输入
(c)脉冲参数输入
图2.3-29显示控制器界面示意图
雷达信号模拟器的显示菜单部分主要分为脉冲参数、调制参数、频率参数和天线参数四个部分,每个部分又有若干个参数需要配置,界面设置为触摸点击主菜单部分弹出相应的子菜单部分,子菜单包括相应的参数项和对应的参数编辑框。
显示画面分为主菜单区、子菜单区、键盘输入区和控制命令区等4个区域,完成参数输入和工作状态控制。
(1)主菜单
主菜单有四个选项,分别是脉冲参数设置、调制参数设置、频率参数设置和天线参数设置。
(2)脉冲参数设置子菜单
脉冲参数设置子菜单为下拉式菜单,设有脉冲宽度设置、脉冲重复周期设置、重频抖动选择、重频参差选择和脉冲幅度控制5个子菜单项。
脉冲宽度范围为0.5~1000μs,脉冲重复周期范围为3μs~50ms,脉冲幅度范围为1~1000。
(3)脉冲调制参数设置子菜单
脉冲调制参数设置子菜单为下拉式菜单,设有调制类型选择、调频斜率类型选择、带宽设置、相位调制码序列4个子菜单选项。
其中带宽设置范围为1~20MHz、50/100MHz。
(4)频率参数设置子菜单
频率参数设置子菜单为下拉式菜单,设有载波频率方式选择、载波频率选择、频率捷变间隔选择、频率捷变间隔和捷变脉冲个数选择5个子菜单选项。
(5)天线参数设置子菜单
天线参数设置子菜单为下拉式菜单,设有天线主瓣宽度设置、天线波束宽度设置、旁瓣电平设置、天线扫描周期、天线扫描方式设置4个子菜单。
显示界面的工作流程图如下图所示:
图2.3-30显示控制器界面流程图
2)键盘输入模块
因为雷达信号模拟器的显示模块采用的是液晶触摸显示屏,在显示屏的左下方预先设置好一个数字键盘,以供用户输入参数值。
首先添加十个按钮控件,将他们的属性分别改为“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”。
下面要实现点击这些按钮,就要在相应的编辑框内显示相应的数字或者小数点。
为了方便用户,实现用户可以不按照菜单设计的顺序输入参数,在输入部分我们设计当点击主菜单显示子菜单后,点击子菜单上的任一按钮,然后通过点击键盘输入参数,参数就会显示在所点击子菜单按钮后面对应的编辑框内。
为了方便区别所点击的子菜单上的按钮,可以先对子菜单上对应有编辑框的按钮进行标号,通过识别这个标号来确定输入参数是显示在哪个编辑框内。
首先,使用前面介绍过的添加成员变量的方法添加公用变量:
3)本地通信模块
本地通信模块完成将雷达的参数传送给来的信号模拟器的控制DSP的任务。
雷达信号模拟器的显示部分采用9芯的RS232串口与控制DSP通信,发送参数到DDS模块经过处理产生雷达波形,实现模拟产生波形功能。
本地通信模块
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- 关 键 词:
- DDS 硬件 实现