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THALES S模式二次雷达数字接收机MDR探讨
发布时间:2018-12-03        浏览次数:20        返回列表

徐基钢

摘  要:目的 寻求THALES S模式二次雷达数字接收机参数配置的最佳方式,充分发挥S模式二次雷达的效能。方法 分析THALES S模式二次雷达MDR数字接收机工作方式。结果 理解S模式数字接收机的信号流程、功能和工作方式,为技术人员进行参数配置、维护维修提供一些参考和依据。结论 S模式二次雷达数字接收机较传统模拟接收机性能更优越,通过合理的参数设置,更能发挥效能。

关键词:S模式  数字接收机  信号处理  方位误差  本振频率  锁相环

中图分类号:TN957.5    文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2019)09(b)-0021-02

相对于传统二次雷达,S模式二次雷达可以提供更加丰富的数据内容,其上下行数据链还可以用于双向地空数据交流。S模式二次雷达数字接收机相对于传统接收机工作方式也有很大不同。THALES S模式二次雷达数字接收和处理机MDRP分为S模式数字接收机MDR和S模式调制录取器MMXc两部分组成。

S模式数字接收机从天线通过旋转铰链和射频切换单元接收RF信号,通过Σ、Δ和Ω通道放大和处理,产生LogΣ、LogΔ、LogΩ对数视频数据,然后产生量化的雷达旁瓣抑制视频,以及OBA信息f(Σ/Δ),并送到S模式调制录取器MMXc和维护显示终端IBIS[1]。下面将S模式数字接收机MDR分为模-数级、信号处理和本振频率信号的产生三个部分进行阐述。

1  模-数级

模-数级主要是将天线接收的射频信号经过模拟放大、滤波,然后解调为数字信号。模-数转换器由Σ、Δ和Ω三个相同的线性接收通道组成,每个转换器由MSB和LSB两个模拟-数字转换器组成。

Σ、Δ和Ω三路射频信号通过三条射频电缆分别馈入数字接收机MDR,首先进行射频滤波。射频滤波器安装在接收机的侧板上,主要功能是选择1090MHz频率信号接收,隔离1030MHz 的频率信号。

经过射频滤波的射频信号送到前置放大器-混频器和中频滤波器,在第一级前置放大器-混频器与1200MHz本振频率信号混频产生110MHz中频信号,然后进行低噪声放大和滤波后,送到第二级前置放大器-混频器。在第二级前置放大器-混频器与120MHz本振频率信号混频产生10MHz中频信号,分别送到Σ,Δ和Ω接收通道的两个14位模-数转换器进行模数变化,产生的数字信号送到数字放大相位检测单元做进一步处理。

在模-数级,可以通过测试信号对接收机进行检测,第一个测试信号由本地频率产生器产生的-20dBm信号,在1090MHz射频滤波器之后注入第一个开关,对接收器进行测试,测试信号经过所有MSB高动态模拟链,射频滤波器除外。第二个测试信号由本地频率产生的-53dBm信号,由低噪声放大之后的第二开关注入,测试所有的LSB低动态模拟链,除了射频滤波器和第一级低噪声放大器。测试信号也同时验证了本振频率产生器产生的频率。

2  信号处理

信号处理的主要功能一是产生的logΣ,logΩ,logΔ视频信号,发送到处理器;二是通过logΣ和logΩ,以及logΣ和logΔ对数视频信号的比较,产生QRSLS视频信号,这个信号用来表征检测到的视频信号是否在天线主瓣上;三是产生OBA信息的方位误差信号f(Δ/Σ);四是管理接收机单元的BITE自检[1]。

信号处理数字链路的主要功能包括在ADC-MSB与ADC-LSB之间的进行切换,幅度相位检测,产生视频信号,角度误差检测,对数转换,在运行期间进行校准,BITE功能,数-模转换(用于某些类型的雷达处理),除了数模转换,其他主要功能都是在FPGA电路实现。

产生视频信号的主要功能是产生以下信号送到处理器:对数放大器产生的logΣ,logΩ,logΔ视频信号;通过logΣ与logΩ以及logΣ与logΔ对数视频信号的比较产生QRSLS视频信号,这个信号用于表征检测到的视频信号是否在天线主瓣上;产生OBA信息的方位误差信号f(Δ/Σ);同时还管理接收机单元的BITE自检。

信号logΩ修正系数K1,按1dB的步长,在0~10 dB之间可调,logΣ和logΩ+K1的比较结果,判断是从主瓣还是旁瓣接收的信号。信号logΔ修正系数K2,按1dB的步长,在-10dB~10dB之间可调,logΣ和logΔ+K2的比较的结果,进一步判断是否是从主瓣接收的信号。结合这两个结果,给出了视频信号的QRSLS(Σ)。

参数K1和K2可以通过CBP软件进行设置,通过接收机接口总线从对应的MMXc接收,通过这个功能可以消除了噪声,特别是来自二次雷达附近区域的虚假脉冲。然后将QRSLS、logΔ和logΩ视频信号送到MMXC进行信号处理,应答信号按LVDS数字标准进行解码,模拟视频仅用于测试。方位误差信号的测量是通过f(Δ/Σ)视频与门限值比较,得到3个Δ/Σ值(-1,0+1),檢测结果格式化后,通过接收机接口总线,发送到的处理单元。

噪声灵敏度是通过logΣ、logΔ和logΩ信号分别与门限值进行比较,以便在动态范围的中间和动态范围较高处检查噪声测试。测试结果格式化后,通过接收机接口总线,送到的处理单元。

接收测试控制功能发送一个距离终止同步信号,信号处理功能由该信号触发产生测试振荡器控制信号和Σ、Δ和Ω测试信号所需的各种衰减和相移控制信号。将测试结果格式化后,发送到接收机接口总线上的处理单元。

3  本振频率的产生

本振频率产生主要功能是产生1030MHz信号送给发射机;产生模数转换器工作所需的ADC_CLK40MHz时钟信号;提供1200MHz和120MHz两个本振信号,1200MHz与从天线接收到的1090MHz信号混频,产生110MHz第一中频,然后120MHz再与110 MHz第一中频混频产生10MHz第二中频信号;产生1090 MHz测试信号,通过开关输入到接收机对接收机进行检测。

1030MHz信号由锁相环PLL1控制在40MHz频率源上的压控振荡器VCO 1产生;40MHz频率源TCXO是一个温度补偿石英振荡器,还提供模数转换器的时钟信号ADC_CLK;1200MHz信号由锁相环PLL2控制在40 MHz频率源上的压控振荡器VCO2产生;120MHz信号是通过将TCXO的频率源信号3倍频产生;1090MHz测试信号是通过将1030MHz信号与120MHz除以2的信号混频产生。

两个通道的数字接收机频率产生器产生的1030MHz信号送到本振监控盒的信号分配和保护器,然后进行混频,比对两个通道的数字接收机的1030MHz信号频率差,超过门限时产生告警,抑制1030MHz信号输出到发射机。两个通道的接收机同时监测频率漂移,接收机从本振监控盒接收相同的监视信号。如果两个本振之间的频率误差大于22kHz,两个接收机都会产生告警信号。

在设备启动阶段,BITE结果报告在接收机中被过滤,以给相邻通道的振荡器稳定运行提供一定时间。然后,将报告发送给MDRP的S模式调制器录取器。如果另一个通道关闭或本振监视盒未连接,接收机输入端就没有本振监控信号,则不会向远程和控制监视系统发送错误信息。

4  结语

该文首先介绍了THALES二次雷达S模式数字接收机信号流程和主要功能,然后从模-数级、信号处理和本振频率产生三个部分,对S模式数字接收机MDR的信号流程、功能和工作方式进行详细阐述,为数字接收机的应用,以及技术人员进行参数配置和维护维修提供参考和依据。

参考文献

[1] THALES.Secondary Surveillance Radar RSM970S[Z].法国:THALES,2012.

[2] MH/T 4010-2016,空中交通管制二次监视雷达系统技术规范[S].

[3] 张尉.二次雷达原理[M].北京:国防工业出版社,2009.