ＡＴ８９Ｃ２０５１在雷達視頻對消中的應用

[收稿日期]2009年9月15日

[作者簡介]趙鋒:焦作大學機電學院。李鴻征:焦作大學機電學院。

[摘 要]在連續波體制近程戰場偵察雷達中，為了減小發射信號泄漏對雷達作用距離的影響，在視頻通道進行泄漏對消處理是有效的解決方法。本文以偽碼調相連續波體制雷達為例，介紹了使用AT89C2051單片機自動控制對泄漏信號進行對消的方法。

[關鍵詞]AT89C2051 泄漏信號對消 雷達

[中圖分類號]TP [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5489(2009)11-0179-02

發射信號泄漏是限制連續波體制雷達作用距離的主要因素。在連續波體制雷達接收機中，為提高目標檢測靈敏度，通常采用了相關解調的方法。一般情況下，泄漏信號比雜波信號強，當泄漏信號大到一定程度時，將堵塞接收機通道，不能解調出目標信息。為了解決這個問題，可以通過泄漏信號對消的方法，降低無用信號的電平，保持接收機通道的暢通。

一、原理

在偽碼調相連續波雷達中，由于調相器的非理想性，在調相的同時，還產生了寄生調幅。調制后的信號在通過三端環形器時，又由于環形器的非理想性，會有部分信號泄漏到接收端;到達發射端的信號，大部分經過天線輻射出去，但由于天線的駐波比大于1，會有部分信號反射進入接收端。三端環形器泄漏的信號和天線反射的信號經過混頻器后，寄生調幅的包絡，也即偽碼信號被解調下來，混合在目標信號中，一起被送到后級的視頻放大器中。泄漏信號會極大地影響接收機的靈敏度，使接收機的探測距離大幅度降低，虛警率也顯著提高。使用示波器觀察視頻放大器輸出信號，可看到偽碼信號峰峰值最大可達2V左右。通過在放大器中間級引入同源反相的偽碼信號與雷達信號進行疊加，可以對消大部分的無用信號，使用示波器觀察視頻放大器的輸出信號，將觀察到偽碼信號已經被對消掉。其原理框圖見圖1。

1.工作流程

雷達對準偵察區域后，設備加電，自動對消電路開始工作。單片機控制數字電位器改變阻值→產生不同的控制電壓→控制電調衰減器的衰減量→改變對消量→檢波器輸出對應電平→單片機內的A/D采樣后量化為不同的數值→單片機在循環結束后比較并找出最小的數值及其對應的數字電位器狀態→單片機將數字電位器置相應狀態→檢測此時檢波器檢波電平是否小于預置門限電平，若小于，則對消結束，否則，重新開始對消過程。在對消完成后，由于發射信號泄漏而進入視頻放大器的偽碼信號將被充分的削減。如果此時的檢波電平低于預置門限的話，單片機將進入掉電模式，晶體振蕩器也停止振蕩，以避免振蕩信號耦合到放大器中。在工作過程中，如果檢波電平高于預置門限，可以通過雷達操作鍵盤發送自動對消命令，重新啟動對消。

2.軟件設計思路

(1)A/D轉換的實現

在該應用中，要使用A/D轉換器將檢波電平數字化，由于AT89C2051自帶一個比較器，所以我們可以通過軟硬結合的方法利用該比較器實現A/D轉換，圖2為AT89C2051引腳排列及片內比較器連接示意圖，圖3為A/D轉換電路的簡化圖。

由圖3可知，比較器的同相輸入端P1.0與P1.4之間接有電阻R2，而被測電壓是通過P1.1輸入至比較器的反相端，這樣，當被測電壓U_i從P1.1輸入并開始測量時，先使P1.4置低電位，C1就會對地放電，使P1.0的電位為零，由于此時P1.1的電位高于P1.0的電位(U_i>0)，因此，比較器的輸出端P3.6為低電位。進入測量程序，先使P1.4跳高電位，Vcc就會通過R1、R2向C1充電，P1.0的電位就會隨時間按指數規律上升。當P1.0的電位上升至與P1.1的電位相同或略高一點時，比較器的輸出P3.6就會由低電平跳變為高電平，由此，我們可以用程序控制單片機在C1充電的同時，不斷檢測P3.6的電位，當P3.6的電位發生高跳時，我們就認為P1.0的電壓與P1.1的電壓近似相等。由于P1.0的電壓即C1的充電電壓是可以通過充電時間的長短來準確計算的，所以，計算出C1的充電時間，也就間接地測出了被測電壓U_i的值。Vcc通過R2(R1和P1.4上拉電阻的影響忽略)向C1充電，C1兩端的電壓是隨時間按指數規律上升的，可根據Uc=Vcc(1-e^-t/RC)求出任一時刻的充電電壓值。雖然所測得的電壓值與實際值變化規律不同(所測得的數字量D是時間t的線性函數，而時間t是輸入電壓U_i的對數函數，因此U_i呈線性變化時，測得的數字量D呈對數變化)，但它們的變化趨勢是相同的，也既是當U_i1>U_i2時，其轉換后的對應值一定有D₁>D₂(D₁是U_i1對應的數字化值，D₂是U_i2對應數字化值)，在本應用中，這樣已經能滿足使用要求了。

作為量化單位的時間間隔是一個重要的參數，它應根據檢波器可能輸出的最大電平選取。在本應用中，RC=0.01，檢波器輸出電平不超過2.5V，則由Uc=Vcc(1-e^-t/RC)得2.5=5(1-e^-100t)，求出電容兩端電壓由0V充到2.5V時所用時間t=6.93ms，此時對應的計數值應小于16進制的FFH即10進制的255，故比較器的檢測間隔應取6.93÷255≈30μs。

A/D轉換程序清單如下:

MOV P3，#00H;初始化

CLR P1.4;放電

MOV R0，#00H;清累計寄存器

SETB P1.4;開始充電

LOOP:CALL DLAY;調30μs延時子程序

INC R0;累計檢測次數

JNB P3.6，LOOP;低于U_i，再充電比較

(2)程序流程圖

程序流程圖見圖5。

二、結束語

在以前的設計中，自動對消功能是靠一系列邏輯控制電路完成的，它的缺點是對消效果未能達到最佳。這次通過改進設計，去掉了原來的邏輯控制電路，改用單片機進行智能控制，并充分利用單片機的現有資源，完成了連續波雷達發射信號泄漏的自動對消，在實際應用中取得良好的效果。

[參考文獻]

[1]AT89C2051 Datasheet(Atmel Cor.)

[2]滕世進:《用AT89C2051實現模數轉換》，《無線電》2001年6月。