三路單脈沖雷達(dá)接收機(jī)DAGC技術(shù)的工程實(shí)現(xiàn)
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1．3 跟蹤狀態(tài)自動(dòng)增益控制數(shù)字化實(shí)現(xiàn)
跟蹤狀態(tài)自動(dòng)增益控制是對(duì)被跟蹤目標(biāo)的幅值進(jìn)行采樣，根據(jù)幅值的大小，反過(guò)來(lái)控制前端中頻放大電路中的衰減器，將信號(hào)輸出調(diào)整到適合檢測(cè)的幅值范圍內(nèi)。如圖1所示，A／D數(shù)據(jù)輸出到FPGA，在FPCA內(nèi)取測(cè)距波門中心的3個(gè)值，進(jìn)行比較，選取最大值，作為被跟蹤信號(hào)幅值，則有
A(n+1)=A(n)+e(n) (1)
式(1)中，A(n)為第n次脈沖回波周期的衰減量；e(n)為第n周被跟蹤信號(hào)幅值與各級(jí)門限比較所得的增益需要調(diào)整dB數(shù)；A(n+1)為n+1第次回波周期的衰減量。
每次在修正AGC碼之前，需采用求出的差值e(n)對(duì)當(dāng)前衰減量進(jìn)行修正，將信號(hào)調(diào)整到設(shè)計(jì)允許的誤差范圍內(nèi)，或者AGC值衰減量達(dá)到系統(tǒng)允許的最大值。
各級(jí)門限值的確定方法是：首先確定標(biāo)準(zhǔn)門限值λ，標(biāo)準(zhǔn)門限值由A／D轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍、接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍和噪聲電平以及雷達(dá)虛警概率共同確定，根據(jù)接收機(jī)在AGC調(diào)整范圍內(nèi)的噪聲電平大小，得到相應(yīng)檢測(cè)所需的信號(hào)幅值，這就是標(biāo)準(zhǔn)門限的下限λ下。門限的上限λ上由A／D轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍決定，為防止信號(hào)飽和，一般低于A／D轉(zhuǎn)換器可測(cè)量值3 dB，例如，如果最大量程為±1 V，則可取信號(hào)調(diào)整到位時(shí)的最大幅值為0．707 V。當(dāng)信號(hào)幅值處于標(biāo)準(zhǔn)門限值之間時(shí)，e(n)值為0。然后根據(jù)衰減器步跳量及信號(hào)最大起伏量確定剩余各級(jí)門限值，則有
e(n)=20lg(λx／λ上) (2)
式(2)中，λx為各級(jí)門限值，假設(shè)衰減器的步跳量為0．5 dB，則由e(n)分別等于0．5，1．0，1．5，…，計(jì)算出各級(jí)門限值λ1，λ2，λ3，…，設(shè)信號(hào)幅值為V，則當(dāng)λ上V≤λ1時(shí)，e(n)值為0．5 dB；當(dāng)λ1V≤λ2時(shí)，e(n)值為1．0 dB，…。
2 工程中問(wèn)題的解決
2．1 中放增益控制問(wèn)題
系統(tǒng)搜索狀態(tài)中的兩級(jí)衰減器分別受靈敏度時(shí)間控制和手動(dòng)增益控制，當(dāng)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)，操作手在按跟蹤鍵之前，需調(diào)整手動(dòng)增益，以使目標(biāo)回波在系統(tǒng)跟蹤所要求的電平范圍內(nèi)。解決辦法，是將自動(dòng)增益控制的初始值設(shè)為測(cè)距波門中心點(diǎn)處的靈敏度時(shí)間控制值和手動(dòng)增益控制值之和，這樣信號(hào)能快速調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)門限之內(nèi)，對(duì)近距離目標(biāo)有效。此方法已成功應(yīng)用于工程中，可在8個(gè)雷達(dá)工作周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)回波輸出穩(wěn)定。
2．2 頻率捷變狀態(tài)中通道增益問(wèn)題
采用頻率捷變體制的寬帶雷達(dá)系統(tǒng)中，帶內(nèi)增益很難保持一致，回波信號(hào)幅度會(huì)有較大變化，有時(shí)甚至影響跟蹤的穩(wěn)定性。解決方法是測(cè)出雷達(dá)通道在不同頻點(diǎn)的增益差值，頻率變化時(shí)在數(shù)字AGC控制下對(duì)不同頻點(diǎn)的增益差值進(jìn)行補(bǔ)償。
2．3 衰減量波動(dòng)問(wèn)題
在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)，需檢測(cè)和支路信號(hào)中輸入信號(hào)的電平。但是，當(dāng)幅值處于調(diào)節(jié)衰減的臨界狀態(tài)時(shí)，由于電平檢測(cè)的波動(dòng)性和滯后性，使得即使輸入信號(hào)的電平?jīng)]有發(fā)生較大的變化，其估計(jì)值也時(shí)常會(huì)在某一AGC值左右震蕩。這樣就會(huì)出現(xiàn)中頻增益反復(fù)調(diào)整的現(xiàn)象，使輸出電平不穩(wěn)，雷達(dá)系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)入穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)。解決方案是使加上衰減與撤去衰減的門限不同。根據(jù)雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的特性，可以令加上衰減的門限高，而撤去衰減的門限低來(lái)解決，在系統(tǒng)中衰減器最小衰減量為0．5dB，所以設(shè)計(jì)的門限上限和下限之間差值>0．5dB。
2．4 沖擊振蕩問(wèn)題
由于數(shù)控衰減器的開關(guān)作用時(shí)會(huì)在輸出端產(chǎn)生沖擊振蕩，其會(huì)對(duì)中頻信號(hào)造成干擾，成為假目標(biāo)。工程設(shè)計(jì)中，通過(guò)手動(dòng)增益控制和自動(dòng)增益控制的時(shí)序調(diào)整，即手動(dòng)增益控制碼的變化控制在雷達(dá)休止期，自動(dòng)增益控制碼的變化控制在測(cè)距波門的前后沿，從而解決沖擊振蕩干擾問(wèn)題。由于靈敏度時(shí)間控制無(wú)法通過(guò)時(shí)序調(diào)整來(lái)解決，所以系統(tǒng)中衰減器1應(yīng)采用模擬衰減器，其有效地解決了沖擊震蕩問(wèn)題。搜索狀態(tài)下的視頻輸出波形如圖3所示，跟蹤狀態(tài)下的視頻輸出波形如圖4所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/160103.htm
2．5 接收機(jī)增益控制中存在的問(wèn)題
用數(shù)字AGC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)接收機(jī)增益控制仍存在一些問(wèn)題亟待解決。如果雷達(dá)在受到同頻異步信號(hào)干擾時(shí)，使用這種數(shù)字化的干擾信號(hào)進(jìn)行AGC時(shí)，可能導(dǎo)致衰減量被迅速調(diào)整到一個(gè)背離實(shí)際情況的值，從而丟失目標(biāo)。因此，在軟件設(shè)計(jì)上應(yīng)采取一些措施，避免此情況出現(xiàn)。另外，當(dāng)目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程中采用多脈沖積累技術(shù)時(shí)，如果區(qū)域內(nèi)存在目標(biāo)或者噪聲突然增強(qiáng)或減弱，在一次脈沖積累過(guò)程中由于不調(diào)整AGC，會(huì)出現(xiàn)接收機(jī)飽和或信號(hào)丟失現(xiàn)象，這是應(yīng)用數(shù)字AGC技術(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。
3 結(jié)束語(yǔ)
數(shù)字AGC技術(shù)調(diào)節(jié)方便、反饋快捷、精度高，從而增強(qiáng)了對(duì)接收中頻放大模塊的控制能力，有利于提高系統(tǒng)的檢測(cè)和跟蹤性能。目前，大量可編程邏輯器件集成度越來(lái)越高，IP核也越來(lái)越多，性價(jià)比也越來(lái)越好，為數(shù)字化自動(dòng)增益制技術(shù)的應(yīng)用提供了有利的硬件平臺(tái)。文中介紹的單脈沖雷達(dá)接收機(jī)DAGC技術(shù)，已在某型號(hào)雷達(dá)的研制中具體應(yīng)用，解決了工程應(yīng)用中的許多實(shí)際問(wèn)題，收到了良好的效果。
評(píng)論