THALES S模式二次雷達(dá)數(shù)字接收機(jī)MDR探討

徐基鋼

摘? 要：目的 尋求THALES S模式二次雷達(dá)數(shù)字接收機(jī)參數(shù)配置的最佳方式，充分發(fā)揮S模式二次雷達(dá)的效能。方法 分析THALES S模式二次雷達(dá)MDR數(shù)字接收機(jī)工作方式。結(jié)果 理解S模式數(shù)字接收機(jī)的信號(hào)流程、功能和工作方式，為技術(shù)人員進(jìn)行參數(shù)配置、維護(hù)維修提供一些參考和依據(jù)。結(jié)論 S模式二次雷達(dá)數(shù)字接收機(jī)較傳統(tǒng)模擬接收機(jī)性能更優(yōu)越，通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)置，更能發(fā)揮效能。

關(guān)鍵詞：S模式? 數(shù)字接收機(jī)? 信號(hào)處理? 方位誤差? 本振頻率? 鎖相環(huán)

中圖分類號(hào)：TN957.5 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）09（b）-0021-02

相對(duì)于傳統(tǒng)二次雷達(dá)，S模式二次雷達(dá)可以提供更加豐富的數(shù)據(jù)內(nèi)容，其上下行數(shù)據(jù)鏈還可以用于雙向地空數(shù)據(jù)交流。S模式二次雷達(dá)數(shù)字接收機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)接收機(jī)工作方式也有很大不同。THALES S模式二次雷達(dá)數(shù)字接收和處理機(jī)MDRP分為S模式數(shù)字接收機(jī)MDR和S模式調(diào)制錄取器MMXc兩部分組成。

S模式數(shù)字接收機(jī)從天線通過(guò)旋轉(zhuǎn)鉸鏈和射頻切換單元接收RF信號(hào)，通過(guò)Σ、Δ和Ω通道放大和處理，產(chǎn)生LogΣ、LogΔ、LogΩ對(duì)數(shù)視頻數(shù)據(jù)，然后產(chǎn)生量化的雷達(dá)旁瓣抑制視頻，以及OBA信息f（Σ/Δ），并送到S模式調(diào)制錄取器MMXc和維護(hù)顯示終端IBIS[1]。下面將S模式數(shù)字接收機(jī)MDR分為模-數(shù)級(jí)、信號(hào)處理和本振頻率信號(hào)的產(chǎn)生三個(gè)部分進(jìn)行闡述。

1? 模-數(shù)級(jí)

模-數(shù)級(jí)主要是將天線接收的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬放大、濾波，然后解調(diào)為數(shù)字信號(hào)。模-數(shù)轉(zhuǎn)換器由Σ、Δ和Ω三個(gè)相同的線性接收通道組成，每個(gè)轉(zhuǎn)換器由MSB和LSB兩個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器組成。

Σ、Δ和Ω三路射頻信號(hào)通過(guò)三條射頻電纜分別饋入數(shù)字接收機(jī)MDR，首先進(jìn)行射頻濾波。射頻濾波器安裝在接收機(jī)的側(cè)板上，主要功能是選擇1090MHz頻率信號(hào)接收，隔離1030MHz 的頻率信號(hào)。

經(jīng)過(guò)射頻濾波的射頻信號(hào)送到前置放大器-混頻器和中頻濾波器，在第一級(jí)前置放大器-混頻器與1200MHz本振頻率信號(hào)混頻產(chǎn)生110MHz中頻信號(hào)，然后進(jìn)行低噪聲放大和濾波后，送到第二級(jí)前置放大器-混頻器。在第二級(jí)前置放大器-混頻器與120MHz本振頻率信號(hào)混頻產(chǎn)生10MHz中頻信號(hào)，分別送到Σ，Δ和Ω接收通道的兩個(gè)14位模-數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)變化，產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)送到數(shù)字放大相位檢測(cè)單元做進(jìn)一步處理。

在模-數(shù)級(jí)，可以通過(guò)測(cè)試信號(hào)對(duì)接收機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，第一個(gè)測(cè)試信號(hào)由本地頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生的-20dBm信號(hào)，在1090MHz射頻濾波器之后注入第一個(gè)開關(guān)，對(duì)接收器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試信號(hào)經(jīng)過(guò)所有MSB高動(dòng)態(tài)模擬鏈，射頻濾波器除外。第二個(gè)測(cè)試信號(hào)由本地頻率產(chǎn)生的-53dBm信號(hào)，由低噪聲放大之后的第二開關(guān)注入，測(cè)試所有的LSB低動(dòng)態(tài)模擬鏈，除了射頻濾波器和第一級(jí)低噪聲放大器。測(cè)試信號(hào)也同時(shí)驗(yàn)證了本振頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生的頻率。

2? 信號(hào)處理

信號(hào)處理的主要功能一是產(chǎn)生的logΣ，logΩ，logΔ視頻信號(hào)，發(fā)送到處理器;二是通過(guò)logΣ和logΩ，以及l(fā)ogΣ和logΔ對(duì)數(shù)視頻信號(hào)的比較，產(chǎn)生QRSLS視頻信號(hào)，這個(gè)信號(hào)用來(lái)表征檢測(cè)到的視頻信號(hào)是否在天線主瓣上;三是產(chǎn)生OBA信息的方位誤差信號(hào)f（Δ/Σ）;四是管理接收機(jī)單元的BITE自檢[1]。

信號(hào)處理數(shù)字鏈路的主要功能包括在ADC-MSB與ADC-LSB之間的進(jìn)行切換，幅度相位檢測(cè)，產(chǎn)生視頻信號(hào)，角度誤差檢測(cè)，對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，在運(yùn)行期間進(jìn)行校準(zhǔn)，BITE功能，數(shù)-模轉(zhuǎn)換（用于某些類型的雷達(dá)處理），除了數(shù)模轉(zhuǎn)換，其他主要功能都是在FPGA電路實(shí)現(xiàn)。

產(chǎn)生視頻信號(hào)的主要功能是產(chǎn)生以下信號(hào)送到處理器：對(duì)數(shù)放大器產(chǎn)生的logΣ，logΩ，logΔ視頻信號(hào);通過(guò)logΣ與logΩ以及l(fā)ogΣ與logΔ對(duì)數(shù)視頻信號(hào)的比較產(chǎn)生QRSLS視頻信號(hào)，這個(gè)信號(hào)用于表征檢測(cè)到的視頻信號(hào)是否在天線主瓣上;產(chǎn)生OBA信息的方位誤差信號(hào)f（Δ/Σ）;同時(shí)還管理接收機(jī)單元的BITE自檢。

信號(hào)logΩ修正系數(shù)K1，按1dB的步長(zhǎng)，在0～10 dB之間可調(diào)，logΣ和logΩ+K1的比較結(jié)果，判斷是從主瓣還是旁瓣接收的信號(hào)。信號(hào)logΔ修正系數(shù)K2，按1dB的步長(zhǎng)，在-10dB～10dB之間可調(diào)，logΣ和logΔ+K2的比較的結(jié)果，進(jìn)一步判斷是否是從主瓣接收的信號(hào)。結(jié)合這兩個(gè)結(jié)果，給出了視頻信號(hào)的QRSLS（Σ）。

參數(shù)K1和K2可以通過(guò)CBP軟件進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)接收機(jī)接口總線從對(duì)應(yīng)的MMXc接收，通過(guò)這個(gè)功能可以消除了噪聲，特別是來(lái)自二次雷達(dá)附近區(qū)域的虛假脈沖。然后將QRSLS、logΔ和logΩ視頻信號(hào)送到MMXC進(jìn)行信號(hào)處理，應(yīng)答信號(hào)按LVDS數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解碼，模擬視頻僅用于測(cè)試。方位誤差信號(hào)的測(cè)量是通過(guò)f（Δ/Σ）視頻與門限值比較，得到3個(gè)Δ/Σ值（-1，0+1），檢測(cè)結(jié)果格式化后，通過(guò)接收機(jī)接口總線，發(fā)送到的處理單元。

噪聲靈敏度是通過(guò)logΣ、logΔ和logΩ信號(hào)分別與門限值進(jìn)行比較，以便在動(dòng)態(tài)范圍的中間和動(dòng)態(tài)范圍較高處檢查噪聲測(cè)試。測(cè)試結(jié)果格式化后，通過(guò)接收機(jī)接口總線，送到的處理單元。

接收測(cè)試控制功能發(fā)送一個(gè)距離終止同步信號(hào)，信號(hào)處理功能由該信號(hào)觸發(fā)產(chǎn)生測(cè)試振蕩器控制信號(hào)和Σ、Δ和Ω測(cè)試信號(hào)所需的各種衰減和相移控制信號(hào)。將測(cè)試結(jié)果格式化后，發(fā)送到接收機(jī)接口總線上的處理單元。

3? 本振頻率的產(chǎn)生

本振頻率產(chǎn)生主要功能是產(chǎn)生1030MHz信號(hào)送給發(fā)射機(jī);產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作所需的ADC_CLK40MHz時(shí)鐘信號(hào);提供1200MHz和120MHz兩個(gè)本振信號(hào)，1200MHz與從天線接收到的1090MHz信號(hào)混頻，產(chǎn)生110MHz第一中頻，然后120MHz再與110 MHz第一中頻混頻產(chǎn)生10MHz第二中頻信號(hào);產(chǎn)生1090 MHz測(cè)試信號(hào)，通過(guò)開關(guān)輸入到接收機(jī)對(duì)接收機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。

1030MHz信號(hào)由鎖相環(huán)PLL1控制在40MHz頻率源上的壓控振蕩器VCO 1產(chǎn)生;40MHz頻率源TCXO是一個(gè)溫度補(bǔ)償石英振蕩器，還提供模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘信號(hào)ADC_CLK;1200MHz信號(hào)由鎖相環(huán)PLL2控制在40 MHz頻率源上的壓控振蕩器VCO2產(chǎn)生;120MHz信號(hào)是通過(guò)將TCXO的頻率源信號(hào)3倍頻產(chǎn)生;1090MHz測(cè)試信號(hào)是通過(guò)將1030MHz信號(hào)與120MHz除以2的信號(hào)混頻產(chǎn)生。

兩個(gè)通道的數(shù)字接收機(jī)頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生的1030MHz信號(hào)送到本振監(jiān)控盒的信號(hào)分配和保護(hù)器，然后進(jìn)行混頻，比對(duì)兩個(gè)通道的數(shù)字接收機(jī)的1030MHz信號(hào)頻率差，超過(guò)門限時(shí)產(chǎn)生告警，抑制1030MHz信號(hào)輸出到發(fā)射機(jī)。兩個(gè)通道的接收機(jī)同時(shí)監(jiān)測(cè)頻率漂移，接收機(jī)從本振監(jiān)控盒接收相同的監(jiān)視信號(hào)。如果兩個(gè)本振之間的頻率誤差大于22kHz，兩個(gè)接收機(jī)都會(huì)產(chǎn)生告警信號(hào)。

在設(shè)備啟動(dòng)階段，BITE結(jié)果報(bào)告在接收機(jī)中被過(guò)濾，以給相鄰?fù)ǖ赖恼袷幤鞣€(wěn)定運(yùn)行提供一定時(shí)間。然后，將報(bào)告發(fā)送給MDRP的S模式調(diào)制器錄取器。如果另一個(gè)通道關(guān)閉或本振監(jiān)視盒未連接，接收機(jī)輸入端就沒有本振監(jiān)控信號(hào)，則不會(huì)向遠(yuǎn)程和控制監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)送錯(cuò)誤信息。

4? 結(jié)語(yǔ)

該文首先介紹了THALES二次雷達(dá)S模式數(shù)字接收機(jī)信號(hào)流程和主要功能，然后從模-數(shù)級(jí)、信號(hào)處理和本振頻率產(chǎn)生三個(gè)部分，對(duì)S模式數(shù)字接收機(jī)MDR的信號(hào)流程、功能和工作方式進(jìn)行詳細(xì)闡述，為數(shù)字接收機(jī)的應(yīng)用，以及技術(shù)人員進(jìn)行參數(shù)配置和維護(hù)維修提供參考和依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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