梁韶華
(甘肅長風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司,甘肅 蘭州 730070)
利用處理機(jī)軟件裝訂替代參數(shù)調(diào)整的方法初談
梁韶華
(甘肅長風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司,甘肅蘭州730070)
闡述了一種利用處理機(jī)軟件裝訂方法替代傳統(tǒng)參數(shù)調(diào)整的方法。在雷達(dá)整機(jī)調(diào)試和維修中,利用軟件讀取和裝訂門限參數(shù)、差比和斜率值替代傳統(tǒng)調(diào)整電位器、或更換調(diào)式電阻以及更換衰減器;利用處理機(jī)現(xiàn)有信息,讀取整機(jī)的相位差,并在一定范圍內(nèi)通過軟件校正做適當(dāng)補償,替代原有機(jī)械式微波移相器調(diào)整。對減少調(diào)試人員工作量,增加產(chǎn)品可靠性有實際意義。
裝訂;相位;門限;斜率
過去,當(dāng)測試?yán)走_(dá)捕捉靈敏度、釋放界限、捕雜靈敏度、信雜轉(zhuǎn)換等參數(shù)偏高或偏低時。只能通過微調(diào)雷達(dá)接收系統(tǒng)電路參數(shù)(相關(guān)電位器或更換調(diào)試電阻)才能完成。當(dāng)測試?yán)走_(dá)相位不能滿足要求時,只能通過反復(fù)調(diào)節(jié)微波移相器來滿足參數(shù)測試要求。差比和斜率不能滿足要求時,需要檢查接收系統(tǒng)和差兩路的AGC控制一致性,需要要通過反復(fù)調(diào)試電位器,更換調(diào)式電阻以及跟換衰減器來滿足整機(jī)要求。
為了避免雷達(dá)虛警,處理機(jī)在恒虛警檢測中設(shè)置了一個固定信號門限,當(dāng)信號能量超過處理機(jī)設(shè)置的固定門限,并滿足信雜比要求后,處理機(jī)送出目標(biāo)距離、方位、能量和多普勒等信息,截獲相應(yīng)的目標(biāo)。但是固定門限對接收系統(tǒng)要求很高,接收系統(tǒng)往往需要調(diào)試電位器、更換調(diào)試電阻或衰減器。因此可考慮設(shè)置一個在一定范圍內(nèi),既能避免虛警,又能保證小信號正常捕捉的可調(diào)試信號門限。
信號處理機(jī)是一個具有多個處理器的計算機(jī)系統(tǒng),其主要功能由軟件完成。對信號處理機(jī)的讀取和裝訂,遵循如下原則:通過計算校驗和的方式檢驗軟件代碼是否正常,充分利用信號處理機(jī)本省的智能型,研制駐留在分機(jī)內(nèi)部的狀態(tài)程序,與軟硬件資源互相配合,完成對處理機(jī)相關(guān)參數(shù)的讀取和裝訂。信號處理機(jī)在裝訂和讀取模式下,除了判斷裝訂的捕捉、釋放門限、相位以及差比和斜率等參數(shù)的合法性之外,還須從FLASH中讀取裝訂門限、相位等要求,若裝訂參數(shù)合法且讀取FLASH成功。則用新的信息數(shù)據(jù)包中的裝訂相關(guān)參數(shù)代替原有的門限等參數(shù)。
利用處理機(jī)軟件裝訂對雷達(dá)的捕捉門限、釋放門限、雜波捕捉門限、雜波釋放門限、雜信轉(zhuǎn)換門限等參數(shù)內(nèi)容進(jìn)行檢查和封裝,微調(diào)各參數(shù)達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求的中心值。門限參數(shù)裝訂是通過處理機(jī)上的下載口完成對雷達(dá)處理機(jī)上的DSP、FPGA等芯片的程序燒寫,同時可檢測處理機(jī)上的各路信號是否正常。
門限裝訂界面程序可完成對處理機(jī)各門限參數(shù)裝訂值的寫入和讀取,通過界面上的文本框輸入相應(yīng)的值,即可對該參數(shù)進(jìn)行修改完善。當(dāng)鼠標(biāo)焦點落到不同的文本框中時,即在文本框的右側(cè)出現(xiàn)對應(yīng)于該參數(shù)的說明和裝訂的門限范圍。當(dāng)完成各參數(shù)想修改的值后,點擊【寫入】按鈕即可將新的參數(shù)寫入到處理機(jī)中。并可交互的通過點擊【讀取裝訂值】來查看處理機(jī)當(dāng)前的裝訂值。如原“捕捉靈敏度”參數(shù)的值是-90dBm,該參數(shù)門限裝訂的值是10。由于靈敏度較低,此時可將該參數(shù)的門限值減小。在該參數(shù)的文本框中輸入-4后,按【寫入】按鈕將門限值寫入到處理機(jī)中,此時再測試捕捉靈敏度參數(shù)的值就基本上接近中值-94dBm了。門限參數(shù)裝訂功能是首次實現(xiàn)了信號處理機(jī)功能的自動檢測,對雷達(dá)接收系統(tǒng)多種性能參數(shù)可進(jìn)行檢查、調(diào)整和封裝。
無論對單脈沖體制、還是相參體制的雷達(dá),和差兩路相位的不一致,都影響雷達(dá)的角跟蹤誤差,嚴(yán)重的相位不一致會造成雷達(dá)的跟蹤誤差大或丟失跟蹤目標(biāo)。目前一般用差路加機(jī)械式移相器的辦法實現(xiàn)對和差兩路相位調(diào)整。移相器一般采用機(jī)械式移相器,差損和駐波小,移相范圍大,連續(xù)可調(diào),體積小,但需要反復(fù)調(diào)整才能到達(dá)整機(jī)要求,調(diào)整時工序繁瑣,并且其可靠性較差。而相位差對一定長度波導(dǎo),對應(yīng)一定中心頻率和帶寬的波導(dǎo)是唯一值,因此可以用信號處理機(jī)軟件測得其固定值,然后用軟件補償相同相移差的方法達(dá)到通過移相器調(diào)整滿足整機(jī)參數(shù)的要求。
差信號幅度大小取決于目標(biāo)偏離天線電軸的角度大小,差信號的符號取決于目標(biāo)偏離電軸的方向。和通道被用作發(fā)射和接收。接收時和通道為差通道提供相位參考,和通道還可以用來測距。
正弦信號可表示為
其中,角頻率ωt=2πf,f是已知的正弦信號頻率。對χ[t]數(shù)字采樣得一個采樣序列χ[i](i=0,1,2,,N,N-1,表示一個采樣序列中的采樣點數(shù))。由χ[i]通過最小二乘法擬合可估計參數(shù)a,b,χ0,則可得信號的幅值和相位:
同樣也可以通過求平均值的直流分量χ0,對式(2)進(jìn)行兩參數(shù)的最小二乘法擬合,從而求信號的幅值和相位。用相同方法求另一路信號的幅值和相位。計算出兩路相位差和幅值比。結(jié)合正弦逼近法對相位差和差比和斜率分析結(jié)果進(jìn)行相位、幅值校正。
對方位誤差信號,定義信號S1和S2。和信號Σ= S1+S2,方位差信號是△ax=S1+S2。若S1≥S2,則這兩個通道有相同的相位0度(因為和通道被用來做相位參考)。相反,若S1<S2,則這兩個通道相位差為180°。
式中,ξ表示和通道與差通道之間的相位角,等于0或180°。具體來說,若ξ=0,則目標(biāo)在跟蹤軸上;否則不在跟蹤軸上。比值被用來精確地估計誤差角度,而這個誤差角度僅取決于目標(biāo)的角度位置。
一般情況下兩路信號幅度比要求不大于1±0.2或航向信息為1.2左右。若不滿足要求根據(jù)如下公式(4)或(5)所得的衰減量(分貝值),調(diào)整垂直差路衰減器N1。
其中V1為垂直差路幅度,V2為垂直和路幅度,B為所需調(diào)整N1的衰減量(分貝值)。
其中H1為10航向信息。B為所需調(diào)整的衰減量(分貝值)。若B≤2分貝,可通過式(5)計算出H1,通過軟件裝訂的方法校正差比和斜率。
圖1系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
圖1為某系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù),K1為雷達(dá)接收部分的傳遞函數(shù),它相當(dāng)于一線性環(huán)節(jié),K1=1.2其中。校正差比和斜率實際是微調(diào)K1的值。
測試系統(tǒng)軟件基于WindowXP操作系統(tǒng),采用VisualBasic開發(fā),具有自動化程度高,操作簡單等特點。其包含門限等參數(shù)的讀取和寫入,串行總線控制數(shù)據(jù)的收發(fā)。
裝訂和讀取軟件通過串行總線給信號處理機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù),實現(xiàn)計算機(jī)與信號處理機(jī)的通信。串行口初始化正常后,計算機(jī)先從信號處理機(jī)讀取原有的相關(guān)參數(shù),通過整機(jī)測試參數(shù)判斷已有參數(shù)是否滿足整機(jī)要求。如果不滿足要求,裝訂相應(yīng)參數(shù),使整機(jī)指標(biāo)滿足總體要求??蓪崿F(xiàn)整機(jī)的自動測試和小范圍自動維修保障功能,如圖2所示。
圖2 數(shù)據(jù)讀取和寫入軟界面
本系統(tǒng)通過微處理器的數(shù)據(jù)存儲和運算處理,能很容易地實現(xiàn)多種自動補償、自動校正、多次測量平均等技術(shù),以提高測量精度。使用參數(shù)校正和補償完成了部分硬件功能或硬件不方便實現(xiàn)的功能,硬件本身的一些缺陷或弱點可用軟件方法克服,系統(tǒng)成本也大幅降低,設(shè)計也更靈活。本軟件已在某雷達(dá)和設(shè)備生產(chǎn)中使用,驗證效果良好,具有一定的借鑒和示范作用,可適用于通信,雷達(dá)及電子對抗領(lǐng)域。
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