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贵州航天职业技术学院
电路CAD实习
报告册
设 计 题 目： 专 业 ： 指 导 教 师： 姓 名： 学 号：
2012年6月
摘 要
二次雷达（Secondary Surveillance Radar）在民航空中交通管制（Air Traffic Control）和军事敌我识别（Identification Friend or Foe）系统中起着至关重要的作用。应答解码系统的性能好坏直接关系到二次雷达的使用，影响空中交通管制的安全和军事作战结果。因此，全球各大厂商都投入很大精力，争相研制性能优越的二次雷达及应答解码处理系统。
本文描述了项目背景和应用价值；阐述了二次雷达的发展历程；简介了单脉冲二次雷达的系统原理；说明了ALTERA公司的FPGA结构原理及其主要运用；主要论述了单脉冲二次雷达应答解码系统的主要功能和硬件算法设计；本文也对单脉冲二次雷达应答解码系统的数据处理处理流程作了简要介绍，以便构成完整的应答解码系统。
在本项目研制中，应答解码处理系统借鉴软件无线电设计思想，采用先进的现场可编程阵列芯片FPGA+PC104计算机体系结构设计。运用超大规模集成电路使应答回波解码处理集成在一片FPGA芯片内，做到应答解码SOPC，具有灵活性好、适应性强、集成度高、可靠性高和扩展性强等优点；采用PC104体系结构的计算机模块作为数据处理硬件平台具有处理能力强、实时性高、通用性好等特点，使系统处理性能大大提高，克服了早期的二次雷达应答解码处理采用分立元件、中小规模集成电路设计的性能低、可靠性差和处理能力弱的缺点。
在本项目研制中，本人负责单脉冲二次雷达应答解码系统方案论证、性能指标分析和测试验证，重点是单脉冲二次雷达应答解码处理研究和设计。经过一年多的设计调试和应答解码算法研究，并在整机上联试和长期进行民航班机的询问观测使用，现已通过专家鉴定，取得了良好成效，整个项目研制达到了研制要求和预期的效果。
关键词：单脉冲二次雷达，应答解码，数据处理，FPGA
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目 录
目 录
第一章 引 言 .......................................................................................................................... 1
1.1 背景 ....................................................................................................................................... 1 1.2 项目实用价值........................................................................................................................ 1 1.3 国内外研究动态.................................................................................. 错误！未定义书签。 1.4 项目目标及设计内容 .......................................................................... 错误！未定义书签。 第二章 单脉冲二次雷达的系统原理 ............................................................................................... 2
2.1系统信号流程......................................................................................................................... 2 2.2询问模式 ................................................................................................................................ 2 2.3应答信号 ................................................................................................................................ 3
2.3.1识别码.......................................................................................................................... 3 2.3.2高度码........................................................................................ 错误！未定义书签。 2.4询问旁瓣抑制....................................................................................... 错误！未定义书签。 2.5接收旁瓣抑制....................................................................................... 错误！未定义书签。 2.6单脉冲原理 .......................................................................................... 错误！未定义书签。 第三章 应答解码系统的功能和硬件算法设计 ............................................................................... 4
3.1 FPGA介绍 ............................................................................................................................. 4
3.1.1 FPGA的选型 .............................................................................................................. 4 3.1.2 硬件开发工具 ........................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.3 FPGA硬件资源的应用 ............................................................ 错误！未定义书签。 3.2单脉冲二次雷达应答解码系统的主要功能 ....................................... 错误！未定义书签。
3.2.1信号解码.................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.2系统工作配合 ............................................................................ 错误！未定义书签。 3.2.3可测试性设计 ............................................................................ 错误！未定义书签。
第四章 总结 ...................................................................................................................................... 7 致 谢 .................................................................................................................................................... 8 参考文献 .............................................................................................................................................. 9 在学期间研究成果 ............................................................................................................................ 46
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第一章 引 言
第一章 引 言
1.1 背景
雷达是英文Radar单词的音译，是Radio Detction and Ranging的缩写，原意为“无线电检测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置，因此，雷达也称为“无线电定位”。随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标的速度及目标形态等特性。
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1.2 项目实用价值
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次雷达整机联试，实现各项指标要求；写成总结报告。
在本项目中作者采用了FPGA+PC104的硬件体系结构，完成所有硬件电路的设计，并主要致力于以下几个方面的工作：1）高速大容量FPGA设计技术；2）高速ADC的应用；3）单脉冲二次雷达应答信号解码算法研究。
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