中國(guó)電科安徽四創(chuàng)電子股份有限公司 夏 丹 倪文飛 崔 揚(yáng)

雷達(dá)系統(tǒng)是由很多分系統(tǒng)組成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。各分系統(tǒng)之間需要按照約定的全機(jī)工作時(shí)序協(xié)調(diào)工作。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和電子戰(zhàn)對(duì)雷達(dá)性能要求的不斷提高，雷達(dá)整機(jī)時(shí)序信號(hào)的高精度，穩(wěn)定性設(shè)計(jì)也顯得越來(lái)越重要。雷達(dá)時(shí)序產(chǎn)生器以不同脈寬及時(shí)寬的脈沖信號(hào)的形式，為雷達(dá)整機(jī)正常工作提供穩(wěn)定可靠的時(shí)序。

本設(shè)計(jì)屬于數(shù)字電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于FPGA設(shè)計(jì)的時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生器?，F(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)序主要采用FPGA,DSP,MCU等芯片實(shí)現(xiàn)。FPGA具有開(kāi)發(fā)周期短，可靠性高，擴(kuò)展性好等特點(diǎn)，因此大部分雷達(dá)系統(tǒng)采用FPGA作為控制芯片?；贔PGA設(shè)計(jì)的時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生器，可方便快速地產(chǎn)生穩(wěn)定的高精度的時(shí)序信號(hào)，以使雷達(dá)系統(tǒng)正常工作。本設(shè)計(jì)具有抗干擾性強(qiáng)，實(shí)時(shí)性高的優(yōu)點(diǎn)，而且具有集成度高、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：由控制信號(hào)輸入模塊，時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生模塊兩個(gè)部分組成如圖1所示。

圖1 硬件模塊示意圖

控制信號(hào)輸入模塊中的芯片的型號(hào)為美國(guó)Maxim Integrated Products公司生產(chǎn)的串口芯片MAX232。MAX232的數(shù)據(jù)波特率可達(dá)到120Kbps，可滿(mǎn)足絕大多數(shù)雷達(dá)數(shù)據(jù)通信場(chǎng)景。

時(shí)序產(chǎn)生芯片使用的是美國(guó)Altera公司生產(chǎn)的stratix II GX的EP2SGX90EF1152I4芯片。時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生后再通過(guò)TEXAS公司生產(chǎn)的SN74ALVC164245DL芯片輸出。

EP2SGX90EF1152I4的I/O引腳首先與所述控制信號(hào)輸入模塊的引腳RXout相連，其次與時(shí)序信號(hào)輸出模塊芯片SN74ALVC164245DL相連接。

表1 控制指令

由終端軟件發(fā)送相關(guān)控制指令至控制信號(hào)輸入模塊的串口芯片MAX232的RXin引腳以后，MAX232將其通過(guò)RXout引腳輸出到EP2SGX90EF1152I4，串口芯片每幀數(shù)據(jù)位數(shù)為10位，首位為起始位，末位為校驗(yàn)位，中間8位為真實(shí)數(shù)據(jù)位。不同控制指令對(duì)應(yīng)不同的時(shí)序信號(hào)。EP2SGX90EF1152I4在工作在6MHz時(shí)鐘下，當(dāng)收到控制指令后，將其解析為64位數(shù)據(jù)的控制信號(hào)，每8位數(shù)據(jù)表示一個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)的格式如表1所示（指令均為十六進(jìn)制）。

充電觸發(fā)和導(dǎo)前觸發(fā)為雷達(dá)工作的兩個(gè)周期性脈沖信號(hào)，本文將充電觸發(fā)默認(rèn)為4us的低電平，導(dǎo)前觸發(fā)默認(rèn)為2us的低電平。

EP2SGX90EF1152I4通過(guò)串口芯片收到64位數(shù)據(jù)時(shí)，需要對(duì)前3個(gè)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)，即當(dāng)1-3個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)位CCA4A4時(shí)，認(rèn)為數(shù)據(jù)有效，可提高抗干擾性，收到其他指令控制芯片不作任何響應(yīng)。當(dāng)FPGA收到CCA4A401則表明是切換充電觸發(fā)的時(shí)序模式，即時(shí)序1和時(shí)序2的切換。當(dāng)FPGA收到CCA4A402則表明是雷達(dá)整機(jī)工作重復(fù)頻率的切換。FPGA收到控制指令后進(jìn)行解析，在6MHz時(shí)鐘下做相應(yīng)計(jì)數(shù)處理，產(chǎn)生周期性的不同時(shí)寬的脈沖信號(hào)。

若將重復(fù)頻率設(shè)置為十六進(jìn)制的03E8，即1KHZ，則FPGA會(huì)每1KHZ產(chǎn)生一個(gè)4US的低電平脈沖信號(hào)和一個(gè)2US的低電平脈沖信號(hào)，并根據(jù)時(shí)序指令固定兩個(gè)脈沖信號(hào)的相對(duì)距離。充電觸發(fā)與導(dǎo)前觸發(fā)的時(shí)序圖如2所示。

圖2 時(shí)序示意圖

結(jié)論：雷達(dá)工作的重復(fù)頻率定義了整機(jī)工作的一個(gè)周期長(zhǎng)短，重復(fù)頻率可以是等重頻也可以是參差重頻，本文以等重頻為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。雷達(dá)時(shí)序定義了發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等各分系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)及工作狀態(tài)，本文只列舉一個(gè)相對(duì)關(guān)系，本設(shè)計(jì)可以根據(jù)系統(tǒng)需求產(chǎn)生各種穩(wěn)定可靠的時(shí)序信號(hào)。