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基于CPLD的接收机DAGC电路实现

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:589

1 概 述

雷达观测的目标有大、有小,有远、有近,因此反射信号的强弱程度可能变化很大。当大目标处于近距离时,其反射信号很强,就会使接收机发生过载现象,破坏接收机的正常工作。为了防止强信号使接收机过载,需要对接收机的增益进行调节;在跟踪雷达中,为了保证对目标的自动方向跟踪,要求接收机输出的角误差信号的强度只与目标偏离天线轴线的夹角d(称为误差角)有关,而与目标的远近、反射面积的大小等因素无关(即误差信号实现归一化),因此采用自动增益控制电路(agc)。

数字增益控制电路的原理图示如图1所示,其中if是中频输入信号,lo是相干信号。

对于单脉冲跟踪雷达而言,图1是和支路的电路框图,他是一个闭环系统,为了保证2个差支路输出的角误差信号与目标的远近无关,和路产生的agc控制码必须同时对2个差路进行增益控制,为了补偿和差三路的数控衰减器的不一致性,通常利用rom来修正差路的控制特性曲线,以和路agc控制码为地址,rom内的数据是和路agc控制码所对应的差路agc控制码。

2 用cpld器件实现dagc运算

由altera公司所推出的复杂可编程逻辑器件(cpld)有各种系列的产品。其中epfl0k系列集成度达到了上万门,并含有较大容量的内部存储器,可以在单个器件内集成大量的功能单元,实现复杂的逻辑电路。

veriloghdl是在应用最为广泛的c语言基础上发展起来的一种硬件描述语言,veriloghdl提供了非常精简和易读的语法,相比较而言,vhdl的描述长度是veriloghdi。的2倍。设计者只要学会verilog一门语言,就可以应付逻辑设计中所有方面的事情。

iq解调放大后的零中频模拟信号经a/d转换电路变成数字信号至dagc电路,dagc电路采用单片cpld器件(epfl0k100eqc240-1),器件内部的运算全部采用veriloghdl语言编程实现,子程序包括:求模运算、门限、积分器及时序电路。dagc电路的内部逻辑图如图2所示。 求模运算相当于传统模拟agc电路中的峰值检波器,通常有2种方法可实现求模运算:一种是查表法;另一种是采用经验公式来计算。为了简化程序,这里介绍经验公式的算法:

模值="二选大"+0.416×"二选小"

先对i路信号和q路信号分别取绝对值,用比较器判断二者的大小,取其中大的值给"二选大",小的值给"二选小",在程序中调用一次乘法器,和一次加法器即可计算出信号的模值。

为保证接收机的灵敏度,采用带门限的agc电路(又称延迟式agc电路),对输入信号与门限值之比取对数,即为输入信号与门限的误差,对数运算可利用cpld器件的片内rom用查表法实现。

积分器的功能是记忆前一采样周期的agc控制码,并根据本次采样周期计算的误差值对其进行调整,最终使接收机的视频输出幅度稳定在门限电平附近,幅度起伏小于1db。

3 数控衰减器在中频电路中引入的冲击振荡问题

由于agc控制码的开关作用会在数控衰减器的输出端产生冲击振荡,这种冲击振荡是不可消除的,他会对中频信号造成干扰,成为假目标,破坏接收机的正常工作。采取以下措施可将这种冲击振荡对接收机的影响降至最小。

(1)合理设计时序电路

数控衰减器产生的冲击振荡虽然不能彻底消除,但如果把agc控制码的变化控制在雷达的休止期内,就会避免冲击振荡干扰中频信号。时序电路用以产生所有功能模块所需的同步信号,时序信号的波形图如图3所示。

(2)数控衰减器的延迟时间必须尽可能小,具体数值主要取决于雷达休止期的时间。

4 数控衰减器的实现

数控衰减器的实现方法有2种:一种是用开关选i通电组网络实现,其缺点是小衰减量位电路是失配的,i驻波比较大,高衰减量位的精度不易保证,组合起来i积累误差较大。另一种是使用d/a转换器输出控制模拟衰减器实现数控衰减器,控制精度容易保证,功能图如图4所示。 模拟衰减器控制的线性度一般比较差,agc控制码通常是8b,直接用这8b数据输入给d/a转换器去控制模拟衰减器,其控制精度是不能满足接收机的指标要求的,图4中的cpld器件实际上是实现了eprom的功能,eprom的地址是agc控制码,其数据输出可以选择12b,选用12b的d/a转换器输出控制模拟衰减器,控制精度可达到0.5db。如果这部分电路放在中放盒里,cpld器件可

1 概 述

雷达观测的目标有大、有小,有远、有近,因此反射信号的强弱程度可能变化很大。当大目标处于近距离时,其反射信号很强,就会使接收机发生过载现象,破坏接收机的正常工作。为了防止强信号使接收机过载,需要对接收机的增益进行调节;在跟踪雷达中,为了保证对目标的自动方向跟踪,要求接收机输出的角误差信号的强度只与目标偏离天线轴线的夹角d(称为误差角)有关,而与目标的远近、反射面积的大小等因素无关(即误差信号实现归一化),因此采用自动增益控制电路(agc)。

数字增益控制电路的原理图示如图1所示,其中if是中频输入信号,lo是相干信号。

对于单脉冲跟踪雷达而言,图1是和支路的电路框图,他是一个闭环系统,为了保证2个差支路输出的角误差信号与目标的远近无关,和路产生的agc控制码必须同时对2个差路进行增益控制,为了补偿和差三路的数控衰减器的不一致性,通常利用rom来修正差路的控制特性曲线,以和路agc控制码为地址,rom内的数据是和路agc控制码所对应的差路agc控制码。

2 用cpld器件实现dagc运算

由altera公司所推出的复杂可编程逻辑器件(cpld)有各种系列的产品。其中epfl0k系列集成度达到了上万门,并含有较大容量的内部存储器,可以在单个器件内集成大量的功能单元,实现复杂的逻辑电路。

veriloghdl是在应用最为广泛的c语言基础上发展起来的一种硬件描述语言,veriloghdl提供了非常精简和易读的语法,相比较而言,vhdl的描述长度是veriloghdi。的2倍。设计者只要学会verilog一门语言,就可以应付逻辑设计中所有方面的事情。

iq解调放大后的零中频模拟信号经a/d转换电路变成数字信号至dagc电路,dagc电路采用单片cpld器件(epfl0k100eqc240-1),器件内部的运算全部采用veriloghdl语言编程实现,子程序包括:求模运算、门限、积分器及时序电路。dagc电路的内部逻辑图如图2所示。 求模运算相当于传统模拟agc电路中的峰值检波器,通常有2种方法可实现求模运算:一种是查表法;另一种是采用经验公式来计算。为了简化程序,这里介绍经验公式的算法:

模值="二选大"+0.416×"二选小"

先对i路信号和q路信号分别取绝对值,用比较器判断二者的大小,取其中大的值给"二选大",小的值给"二选小",在程序中调用一次乘法器,和一次加法器即可计算出信号的模值。

为保证接收机的灵敏度,采用带门限的agc电路(又称延迟式agc电路),对输入信号与门限值之比取对数,即为输入信号与门限的误差,对数运算可利用cpld器件的片内rom用查表法实现。

积分器的功能是记忆前一采样周期的agc控制码,并根据本次采样周期计算的误差值对其进行调整,最终使接收机的视频输出幅度稳定在门限电平附近,幅度起伏小于1db。

3 数控衰减器在中频电路中引入的冲击振荡问题

由于agc控制码的开关作用会在数控衰减器的输出端产生冲击振荡,这种冲击振荡是不可消除的,他会对中频信号造成干扰,成为假目标,破坏接收机的正常工作。采取以下措施可将这种冲击振荡对接收机的影响降至最小。

(1)合理设计时序电路

数控衰减器产生的冲击振荡虽然不能彻底消除,但如果把agc控制码的变化控制在雷达的休止期内,就会避免冲击振荡干扰中频信号。时序电路用以产生所有功能模块所需的同步信号,时序信号的波形图如图3所示。

(2)数控衰减器的延迟时间必须尽可能小,具体数值主要取决于雷达休止期的时间。

4 数控衰减器的实现

数控衰减器的实现方法有2种:一种是用开关选i通电组网络实现,其缺点是小衰减量位电路是失配的,i驻波比较大,高衰减量位的精度不易保证,组合起来i积累误差较大。另一种是使用d/a转换器输出控制模拟衰减器实现数控衰减器,控制精度容易保证,功能图如图4所示。 模拟衰减器控制的线性度一般比较差,agc控制码通常是8b,直接用这8b数据输入给d/a转换器去控制模拟衰减器,其控制精度是不能满足接收机的指标要求的,图4中的cpld器件实际上是实现了eprom的功能,eprom的地址是agc控制码,其数据输出可以选择12b,选用12b的d/a转换器输出控制模拟衰减器,控制精度可达到0.5db。如果这部分电路放在中放盒里,cpld器件可

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