一種基于FPGA/MCU結(jié)構(gòu)的線性調(diào)頻高度表

　　VGC 接口采用D/A 轉(zhuǎn)換器和運(yùn)放，來(lái)產(chǎn)生精密的VGC 電壓，VGC 電壓的輸出范圍為0?9V。 D/A 轉(zhuǎn)換器選用并行12 位D/A 轉(zhuǎn)換器AD7392AR，速度比較快。

　　MCU 選用SST 公司的8 位單片機(jī)SST89V564RD[5]，64K Flash 編程空間，完成高度表狀態(tài) 的控制、高度數(shù)據(jù)的校正/補(bǔ)償?shù)裙ぷ?。RS422 接口采用MAXIM 公司的AD844E，全雙工工作， 既可輸出地面高度數(shù)據(jù)，也可通過(guò)該接口實(shí)現(xiàn)SST89V564RD的在線編程和在線仿真。

　　MCU 與FPGA 之間采用8 位的數(shù)據(jù)/地址復(fù)用總線接口，速度快，通過(guò)訪問特定地址的寄 存器來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控制和數(shù)據(jù)的讀取。SST89V564RD 的工作電壓為3.3V，可直接與FPGA 進(jìn)行通 訊，不需進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。

　　3.2 軟件設(shè)計(jì)

　　該高度表的軟件設(shè)計(jì)包括兩部分：一部分是FPGA 的編程，采用VHDL 語(yǔ)言編寫；另一部 分是MCU 的編程，采用匯編語(yǔ)言編寫。兩部分軟件共同實(shí)現(xiàn)高度表的搜索、跟蹤等功能。

　　a. 搜索算法

　　當(dāng)高度表的差拍信號(hào)未落入225kHz 的跟蹤帶內(nèi)時(shí)，高度表進(jìn)入搜索狀態(tài)：通過(guò)改變調(diào) 制頻率fm從低高度到高高度進(jìn)行搜索。fm的值是離散的，滿足fm=112.5kHz/n，n 為分頻系數(shù)， n=1?1500（正整數(shù)）。

　　采用了線性搜索算法，分頻系數(shù)n 從小到大連續(xù)變化，使高度表從低到高，以距離分辨 率Δh=1.0m 為步長(zhǎng)連續(xù)搜索，即fm=112.5kHz/n，n=1→1500。當(dāng)差拍信號(hào)fb0=225kHz±15kHz 時(shí)，鎖定門限輸出高電平，高度表進(jìn)入跟蹤狀態(tài)，由跟蹤鑒頻回路與地面組成閉環(huán)系統(tǒng)，伺服于高度的變化。

　　b. 跟蹤算法

　　當(dāng)高度表進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)，由跟蹤鑒頻回路與地面組成閉環(huán)系統(tǒng)。由于線性調(diào)頻信號(hào)的 特殊性，其譜線是離散的，當(dāng)高度變化時(shí)，各個(gè)頻率成分的信號(hào)都有，只是各個(gè)譜線的幅度 不同。在低高度上，由于跟蹤帶寬很窄（30kHz），調(diào)制頻率變化量Δfm大于30kHz 時(shí)，造成 高度表失鎖。另外，由于面目標(biāo)的回波差拍信號(hào)的能量并不是集中在一根譜線上，而是多根 譜線或譜線帶具有相同量級(jí)的回波能量，要使高度表能跟蹤到最低譜線，即最低高度，要采 用具有頻譜前沿跟蹤能力的算法。