机载二次雷达应答机的研制

摘要

机载二次雷达(SecondarySurveillanceRadar)应答机是对地面二次雷达询问信号进行自动应答的一种设备,广泛应用于民用航空管制和军事敌我识别领域,因此对其可靠性、稳定性、体积都有很高的要求。传统的机载二次雷达应答机普遍采用中小规模集成电路和分立元件设计,其体积大和集成度低。随着数字集成电路和雷达技术的发展,本文设计了一种基于FPGA+DSP为平台的应答机,这种应答机具有是处理速度快、通用性强、可靠性高的特点。本文设计并实现了机载二次雷达应答机,该应答机能对模式A、模式B和模式C询问进行自动应答。用专用测试设备ATC-1400A对之进行了测试,测试结果满足机载二次雷达应答机的性能要求。首先,本文回顾了机载二次雷达应答机的发展演变,介绍了国内外机载二次雷达应答机的研究现状,并根据整机总体需求给出总体设计方案。其次,根据机载二次雷达应答机的总体设计方案,把整机划分为收发模块、终端处理模块、显控模块和电源模块。文中分别从硬件和软件方面详细地介绍了终端处理模块和显控模块的设计与实现。详细阐述了终端处理模块的解码和编码实现,介绍了用于接收中央大气数据计算机高度数据的ARINC429接口;描述了显控模块的设计方案,详细介绍了显控模块和主机之间的通信协议。最后,介绍了机载二次雷达应答机显控模块和整机的测试方法。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外二次雷达应答机的发展演变

1.2.1 单脉冲二次雷达

1.2.2 S模式二次雷达

1.2.3 交通警告防撞系统(TCAS)

1.3 课题的主要任务

1.4 本章小结

第二章 二次雷达询问应答信号分析

2.1 二次雷达的询问信号

2.2 二次雷达的应答信号

2.3 本章小结

第三章 机载二次雷达应答机总体方案

3.1 总体需求

3.2 总体方框图

3.3 划分模块

3.4 本章小结

第四章 终端处理模块的设计

4.1 终端处理原理及工作流程

4.1.1 调制解调原理

4.1.2 终端处理工作流程

4.2 终端处理的硬件设计

4.2.1 终端处理的硬件平台

4.2.2 终端处理的接口电路设计

4.2.3 FPGA的硬件设计

4.3 采样理论及电路设计

4.3.1 采样理论

4.3.2 带通采样理论

4.3.3 A/D转换器的参数计算

4.3.4 A/D转换器的电路设计

4.4 解码、编码设计

4.4.1 FPGA内部逻辑设计框图

4.4.2 A/D转换器时序设计

4.4.3 判决门限

4.4.4 解码

4.4.5 编码

4.5 ARINC429接口设计

4.5.1 ARINC429接口实现

4.5.2 高度码转换

4.6 本章小结

第五章 显控模块的设计

5.1 显控模块的设计方案

5.2 显控模块设计

5.2.1 显控模块控制电路设计

5.2.2 显控模块显示板设计

5.3 显控模块和主机的通信协议

5.4 本章小结

第六章 机载二次雷达应答机的测试

6.1 显控模块测试

6.2 整机测试

6.2.1 整机功能测试

6.2.2 整机ARINC429接口测试

6.3 本章小结

第七章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果