利用處理機軟件裝訂替代參數(shù)調(diào)整的方法初談

梁韶華

（甘肅長風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司，甘肅　蘭州　730070）

利用處理機軟件裝訂替代參數(shù)調(diào)整的方法初談

梁韶華

（甘肅長風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730070）

闡述了一種利用處理機軟件裝訂方法替代傳統(tǒng)參數(shù)調(diào)整的方法。在雷達整機調(diào)試和維修中，利用軟件讀取和裝訂門限參數(shù)、差比和斜率值替代傳統(tǒng)調(diào)整電位器、或更換調(diào)式電阻以及更換衰減器；利用處理機現(xiàn)有信息，讀取整機的相位差，并在一定范圍內(nèi)通過軟件校正做適當(dāng)補償，替代原有機械式微波移相器調(diào)整。對減少調(diào)試人員工作量，增加產(chǎn)品可靠性有實際意義。

裝訂；相位；門限；斜率

過去，當(dāng)測試雷達捕捉靈敏度、釋放界限、捕雜靈敏度、信雜轉(zhuǎn)換等參數(shù)偏高或偏低時。只能通過微調(diào)雷達接收系統(tǒng)電路參數(shù)（相關(guān)電位器或更換調(diào)試電阻）才能完成。當(dāng)測試雷達相位不能滿足要求時，只能通過反復(fù)調(diào)節(jié)微波移相器來滿足參數(shù)測試要求。差比和斜率不能滿足要求時，需要檢查接收系統(tǒng)和差兩路的AGC控制一致性，需要要通過反復(fù)調(diào)試電位器，更換調(diào)式電阻以及跟換衰減器來滿足整機要求。

1　對門限參數(shù)裝訂

為了避免雷達虛警，處理機在恒虛警檢測中設(shè)置了一個固定信號門限，當(dāng)信號能量超過處理機設(shè)置的固定門限，并滿足信雜比要求后，處理機送出目標距離、方位、能量和多普勒等信息，截獲相應(yīng)的目標。但是固定門限對接收系統(tǒng)要求很高，接收系統(tǒng)往往需要調(diào)試電位器、更換調(diào)試電阻或衰減器。因此可考慮設(shè)置一個在一定范圍內(nèi)，既能避免虛警，又能保證小信號正常捕捉的可調(diào)試信號門限。

信號處理機是一個具有多個處理器的計算機系統(tǒng)，其主要功能由軟件完成。對信號處理機的讀取和裝訂，遵循如下原則：通過計算校驗和的方式檢驗軟件代碼是否正常，充分利用信號處理機本省的智能型，研制駐留在分機內(nèi)部的狀態(tài)程序，與軟硬件資源互相配合，完成對處理機相關(guān)參數(shù)的讀取和裝訂。信號處理機在裝訂和讀取模式下，除了判斷裝訂的捕捉、釋放門限、相位以及差比和斜率等參數(shù)的合法性之外，還須從FLASH中讀取裝訂門限、相位等要求，若裝訂參數(shù)合法且讀取FLASH成功。則用新的信息數(shù)據(jù)包中的裝訂相關(guān)參數(shù)代替原有的門限等參數(shù)。

利用處理機軟件裝訂對雷達的捕捉門限、釋放門限、雜波捕捉門限、雜波釋放門限、雜信轉(zhuǎn)換門限等參數(shù)內(nèi)容進行檢查和封裝，微調(diào)各參數(shù)達到技術(shù)指標要求的中心值。門限參數(shù)裝訂是通過處理機上的下載口完成對雷達處理機上的DSP、FPGA等芯片的程序燒寫，同時可檢測處理機上的各路信號是否正常。

門限裝訂界面程序可完成對處理機各門限參數(shù)裝訂值的寫入和讀取，通過界面上的文本框輸入相應(yīng)的值，即可對該參數(shù)進行修改完善。當(dāng)鼠標焦點落到不同的文本框中時，即在文本框的右側(cè)出現(xiàn)對應(yīng)于該參數(shù)的說明和裝訂的門限范圍。當(dāng)完成各參數(shù)想修改的值后，點擊【寫入】按鈕即可將新的參數(shù)寫入到處理機中。并可交互的通過點擊【讀取裝訂值】來查看處理機當(dāng)前的裝訂值。如原“捕捉靈敏度”參數(shù)的值是-90dBm，該參數(shù)門限裝訂的值是10。由于靈敏度較低，此時可將該參數(shù)的門限值減小。在該參數(shù)的文本框中輸入-4后，按【寫入】按鈕將門限值寫入到處理機中，此時再測試捕捉靈敏度參數(shù)的值就基本上接近中值-94dBm了。門限參數(shù)裝訂功能是首次實現(xiàn)了信號處理機功能的自動檢測，對雷達接收系統(tǒng)多種性能參數(shù)可進行檢查、調(diào)整和封裝。

2　對相位參數(shù)裝訂

無論對單脈沖體制、還是相參體制的雷達，和差兩路相位的不一致，都影響雷達的角跟蹤誤差，嚴重的相位不一致會造成雷達的跟蹤誤差大或丟失跟蹤目標。目前一般用差路加機械式移相器的辦法實現(xiàn)對和差兩路相位調(diào)整。移相器一般采用機械式移相器，差損和駐波小，移相范圍大，連續(xù)可調(diào)，體積小，但需要反復(fù)調(diào)整才能到達整機要求，調(diào)整時工序繁瑣，并且其可靠性較差。而相位差對一定長度波導(dǎo)，對應(yīng)一定中心頻率和帶寬的波導(dǎo)是唯一值，因此可以用信號處理機軟件測得其固定值，然后用軟件補償相同相移差的方法達到通過移相器調(diào)整滿足整機參數(shù)的要求。

差信號幅度大小取決于目標偏離天線電軸的角度大小，差信號的符號取決于目標偏離電軸的方向。和通道被用作發(fā)射和接收。接收時和通道為差通道提供相位參考，和通道還可以用來測距。

正弦信號可表示為

其中，角頻率ωt=2πf，f是已知的正弦信號頻率。對χ［t］數(shù)字采樣得一個采樣序列χ［i］（i=0，1，2，，N，N-1，表示一個采樣序列中的采樣點數(shù)）。由χ［i］通過最小二乘法擬合可估計參數(shù)a，b，χ0，則可得信號的幅值和相位：

同樣也可以通過求平均值的直流分量χ0，對式（2）進行兩參數(shù)的最小二乘法擬合，從而求信號的幅值和相位。用相同方法求另一路信號的幅值和相位。計算出兩路相位差和幅值比。結(jié)合正弦逼近法對相位差和差比和斜率分析結(jié)果進行相位、幅值校正。

3　對差比和斜率的裝訂

對方位誤差信號，定義信號S1和S2。和信號Σ= S1+S2，方位差信號是△ax=S1+S2。若S1≥S2，則這兩個通道有相同的相位0度（因為和通道被用來做相位參考）。相反，若S1＜S2，則這兩個通道相位差為180°。

式中，ξ表示和通道與差通道之間的相位角，等于0或180°。具體來說，若ξ=0，則目標在跟蹤軸上；否則不在跟蹤軸上。比值被用來精確地估計誤差角度，而這個誤差角度僅取決于目標的角度位置。

一般情況下兩路信號幅度比要求不大于1±0.2或航向信息為1.2左右。若不滿足要求根據(jù)如下公式（4）或（5）所得的衰減量（分貝值），調(diào)整垂直差路衰減器N1。

其中V1為垂直差路幅度，V2為垂直和路幅度，B為所需調(diào)整N1的衰減量（分貝值）。

其中H1為10航向信息。B為所需調(diào)整的衰減量（分貝值）。若B≤2分貝，可通過式（5）計算出H1，通過軟件裝訂的方法校正差比和斜率。

圖1系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)

圖1為某系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)，K1為雷達接收部分的傳遞函數(shù)，它相當(dāng)于一線性環(huán)節(jié)，K1=1.2其中。校正差比和斜率實際是微調(diào)K1的值。

4　職測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

測試系統(tǒng)軟件基于WindowXP操作系統(tǒng)，采用VisualBasic開發(fā)，具有自動化程度高，操作簡單等特點。其包含門限等參數(shù)的讀取和寫入，串行總線控制數(shù)據(jù)的收發(fā)。

裝訂和讀取軟件通過串行總線給信號處理機發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)計算機與信號處理機的通信。串行口初始化正常后，計算機先從信號處理機讀取原有的相關(guān)參數(shù)，通過整機測試參數(shù)判斷已有參數(shù)是否滿足整機要求。如果不滿足要求，裝訂相應(yīng)參數(shù)，使整機指標滿足總體要求。可實現(xiàn)整機的自動測試和小范圍自動維修保障功能，如圖2所示。

圖2　數(shù)據(jù)讀取和寫入軟界面

5　結(jié)語

本系統(tǒng)通過微處理器的數(shù)據(jù)存儲和運算處理，能很容易地實現(xiàn)多種自動補償、自動校正、多次測量平均等技術(shù)，以提高測量精度。使用參數(shù)校正和補償完成了部分硬件功能或硬件不方便實現(xiàn)的功能，硬件本身的一些缺陷或弱點可用軟件方法克服，系統(tǒng)成本也大幅降低，設(shè)計也更靈活。本軟件已在某雷達和設(shè)備生產(chǎn)中使用，驗證效果良好，具有一定的借鑒和示范作用，可適用于通信，雷達及電子對抗領(lǐng)域。

［1］商一齊，曹亦慶.振動信號的幅值和相位計算方法分析［J］.計測技術(shù)，2010，4.

［2］李江全，龔立橋.案例解說VisualBasic典型控制應(yīng)用［J］.電子工業(yè)出版社，2011，3.

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