廣西機電電路CAD實訓報告文檔

實訓總結

在周老師的指導下，我們班進行了為期一周的電路CAD的制圖集中實訓，主要是針對原理圖和PCB的繪制。通過實訓，我們進一步掌握protel的應用，增強了動手操作能力。

時間過得真快，轉眼，一周的電路CAD實訓已經(jīng)結束�，F(xiàn)在回想起剛進機房的那懵懂，自己都覺得好笑。經(jīng)過一個學期的學習，面對綜合量大點的圖形，竟然不知從何下手。上課是一步一步，一個一個命令的學，課后的聯(lián)系也沒有涉及到前后的知識，知識的連貫性不大，當我們進行實際運用時，發(fā)現(xiàn)之前學的有點陌生。

剛開始，有些浮躁，機房生活很枯燥，每天呆在機房5個小時，著實有些吃不消。在擺正心態(tài)后，我開始以信的態(tài)度面對實訓。接下來的日子里，我一直認認真真在一旁協(xié)助我的組員繪制每一個圖，思考每一個細節(jié)，作圖步驟，哪怕是一個很小的問題，也都會很仔細，在作圖的過程中的確遇到了不少的難題，但都在老師和同學的幫助下，一個一個的被我們擊破，自己難免會感到有點驚喜，從而增強了對protel的興趣。

學習最怕的就是缺少興趣，有了興趣和好奇心，做什么是都不會感到累，于是我不斷從網(wǎng)上搜集資料，補充自己的知識盲點。

在實訓的一周里我不僅了解到了實在的學習內(nèi)容，并且，了解到很多課本以外的知識，這就是“尋根”。欲學習一門技術，必須透徹的了解與它有關的所有知識。我們的每畫一個原理圖就一步一步的漸進，從中吸取很多的精華。

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貴州航天職業(yè)技術學院

電路CAD實習

報告冊

設計題目：專業(yè)：指導教師：姓名：學號：

201*年6月

摘要

二次雷達（SecondarySurveillanceRadar）在民航空中交通管制（AirTrafficControl）和軍事敵我識別（IdentificationFriendorFoe）系統(tǒng)中起著至關重要的作用。應答解碼系統(tǒng)的性能好壞直接關系到二次雷達的使用，影響空中交通管制的安全和軍事作戰(zhàn)結果。因此，全球各大廠商都投入很大精力，爭相研制性能優(yōu)越的二次雷達及應答解碼處理系統(tǒng)。

本文描述了項目背景和應用價值；闡述了二次雷達的發(fā)展歷程；簡介了單脈沖二次雷達的系統(tǒng)原理；說明了ALTERA公司的FPGA結構原理及其主要運用；主要論述了單脈沖二次雷達應答解碼系統(tǒng)的主要功能和硬件算法設計；本文也對單脈沖二次雷達應答解碼系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理處理流程作了簡要介紹，以便構成完整的應答解碼系統(tǒng)。

在本項目研制中，應答解碼處理系統(tǒng)借鑒軟件無線電設計思想，采用先進的現(xiàn)場可編程陣列芯片F(xiàn)PGA+PC104計算機體系結構設計。運用超大規(guī)模集成電路使應答回波解碼處理集成在一片F(xiàn)PGA芯片內(nèi)，做到應答解碼SOPC，具有靈活性好、適應性強、集成度高、可靠性高和擴展性強等優(yōu)點；采用PC104體系結構的計算機模塊作為數(shù)據(jù)處理硬件平臺具有處理能力強、實時性高、通用性好等特點，使系統(tǒng)處理性能大大提高，克服了早期的二次雷達應答解碼處理采用分立元件、中小規(guī)模集成電路設計的性能低、可靠性差和處理能力弱的缺點。

在本項目研制中，本人負責單脈沖二次雷達應答解碼系統(tǒng)方案論證、性能指標分析和測試驗證，重點是單脈沖二次雷達應答解碼處理研究和設計。經(jīng)過一年多的設計調試和應答解碼算法研究，并在整機上聯(lián)試和長期進行民航班機的詢問觀測使用，現(xiàn)已通過專家鑒定，取得了良好成效，整個項目研制達到了研制要求和預期的效果。

關鍵詞：單脈沖二次雷達，應答解碼，數(shù)據(jù)處理，F(xiàn)PGA

I目錄

目錄

第一章引言..........................................................................................................................1

1.1背景.......................................................................................................................................11.2項目實用價值........................................................................................................................11.3國內(nèi)外研究動態(tài)..................................................................................錯誤！未定義書簽。1.4項目目標及設計內(nèi)容..........................................................................錯誤！未定義書簽。第二章單脈沖二次雷達的系統(tǒng)原理...............................................................................................2

2.1系統(tǒng)信號流程.........................................................................................................................22.2詢問模式................................................................................................................................22.3應答信號................................................................................................................................3

2.3.1識別碼..........................................................................................................................32.3.2高度碼........................................................................................錯誤！未定義書簽。2.4詢問旁瓣抑制.......................................................................................錯誤！未定義書簽。2.5接收旁瓣抑制.......................................................................................錯誤！未定義書簽。2.6單脈沖原理..........................................................................................錯誤！未定義書簽。第三章應答解碼系統(tǒng)的功能和硬件算法設計...............................................................................4

3.1FPGA介紹.............................................................................................................................4

3.1.1FPGA的選型..............................................................................................................43.1.2硬件開發(fā)工具...........................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.3FPGA硬件資源的應用............................................................錯誤！未定義書簽。3.2單脈沖二次雷達應答解碼系統(tǒng)的主要功能.......................................錯誤！未定義書簽。

3.2.1信號解碼....................................................................................錯誤！未定義書簽。3.2.2系統(tǒng)工作配合............................................................................錯誤！未定義書簽。3.2.3可測試性設計............................................................................錯誤！未定義書簽。

第四章總結......................................................................................................................................7致謝....................................................................................................................................................8參考文獻..............................................................................................................................................9在學期間研究成果............................................................................................................................46

II第一章引言

第一章引言

1.1背景

雷達是英文Radar單詞的音譯，是RadioDetctionandRanging的縮寫，原意為“無線電檢測和測距”，即用無線電方法發(fā)現(xiàn)目標并測定它們在空間的位置，因此，雷達也稱為“無線電定位”。隨著雷達技術的發(fā)展，雷達的任務不僅是測量目標的距離、方位和仰角，而且還包括測量目標的速度及目標形態(tài)等特性。

×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××其缺點是被監(jiān)視的目標飛行器必須被安裝相應的詢問應答器[1]。

1.2項目實用價值

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次雷達整機聯(lián)試，實現(xiàn)各項指標要求；寫成總結報告。

在本項目中作者采用了FPGA+PC104的硬件體系結構，完成所有硬件電路的設計，并主要致力于以下幾個方面的工作：1）高速大容量FPGA設計技術；2）高速ADC的應用；3）單脈沖二次雷達應答信號解碼算法研究。

電路CAD實習

本設計的主要內(nèi)容安排如下：

第一章項目的研制背景、國內(nèi)外研究動態(tài)及研究價值等。第二章單脈沖二次雷達的系統(tǒng)原理。

第三章應答解碼系統(tǒng)硬件的設計原理、算法和實現(xiàn)方法。第四章應答解碼系統(tǒng)軟件的設計原理和算法流程。第五章試驗結果。第六章總結。

第二章單脈沖二次雷達的系統(tǒng)原理

第二章單脈沖二次雷達的系統(tǒng)原理

本章結合本項目研制的單脈沖二次雷達樣機，介紹單脈沖二次雷達系統(tǒng)的主要原理。

2.1系統(tǒng)信號流程

Σ天線ΔΩ發(fā)射機/接收機模擬視頻STC、1bit視頻標志、和差數(shù)據(jù)解混淆、誤碼、干擾、RSLS置信度、RSLS視頻處理數(shù)字視頻應答處理應答報告抑制假應答非同步干擾進一步抑制遺留干擾目標航跡報告應答相關原始目標報告航跡相關終端顯示

圖2－1單脈沖二次雷達工作流程圖

2.2詢問模式

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2.3應答信號

空中飛行目標的應答器在收到一個正確的詢問模式脈沖后，根據(jù)詢問模式自動應答一串脈沖，這串脈沖就叫做應答碼，其信號形式如圖2－3所示[3]。

碼位1.45μs0.45μs4.35μsA4XB1D1B2D2B4D4F2SP1F1C1A1C2A2C4××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

假如以移動臺坐標(x，y)為圓心半徑為r的圓內(nèi)，出現(xiàn)的概率為50%，那么這個半徑r就被稱之為圓概率誤差。CEP有以下幾種估算式（設xy）。

221/2CEP0.75(xy)(2-19)

法中(2-18)式精度最高，誤差小于1%，式(2-19)和式(2-10)計算相對簡單但是誤差高一些一般誤差小于10%。

2.3.1識別碼

×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××2.3.1.1識別碼的作用

20.35μs示例F1A1A2B2D4F201*10000010011A4:A2:A1B4:B2:B1C4:C2:C1D4:D2:D1二進制0:1:10:1:00:0:01:0:0示例：代碼3204十進制3204

圖2－3應答信號

×××××××××××××××××××××××××××××

CEP0.563max(x,y)0.614min(x,y)(2-20)

其中x和y分別為定位結果在X坐標上和Y坐標上的方差，上面幾種估計方

第四章數(shù)據(jù)處理軟件算法設計原理

第三章應答解碼系統(tǒng)的功能和硬件算法設計

3.1FPGA介紹

×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

3.1.1FPGA的選型

×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

××××××××××××××××××××××××××××Stratix系列FPGA的簡要特性見表3－1所示[4]。

表3－1StratixFPGA系列

特性邏輯單元LEM512RAMM4KRAMM-RAMDSP塊鎖相環(huán)最大用戶I/OEP1S10105709460166426EP1S201*460194822106586EP1S25256602241382106706EP1S303247029517141210726EP1S404125038418341412822EP1S6057120574292618121022EP1S8079040767364922121238

第四章數(shù)據(jù)處理軟件算法設計原理

第四章數(shù)據(jù)處理軟件算法設計原理

4.1點/航跡處理

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第五章試驗結果

第五章試驗結果

作為一個課題和研制產(chǎn)品，在完成解碼算法研究和功能設計后，要進行各項性能的詳細測試，這主要包括應答解碼測試和整機使用驗證。

5.1應答解碼系統(tǒng)試驗

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第六章總結

第六章總結

早期的二次雷達應答解碼系統(tǒng)多采用分立元件、中小規(guī)模集成電路和可編程芯片設計，在本項目研制中應答解碼采用先進的可編程FPGA設計，使應答解碼做到SOPC，具有靈活性好、適應性強、集成度高和可靠性高等優(yōu)點[19]。本FPGA的系統(tǒng)時鐘是20MHz，極大地提高了應答解碼的處理速度和精度。整個FPGA資源統(tǒng)計如下：

邏輯資源利用率略大于50％；引腳利用率80％；存儲器利用率66％；

DSP利用率6％。在本應答解碼系統(tǒng)設計中，采用PC104體系結構的計算機模塊作為數(shù)據(jù)處理硬件平臺，具有處理能力強、實時性高和通用性好等特點，使系統(tǒng)處理能力大大提高，數(shù)據(jù)處理能力達到的指標為：

點跡處理能力：≥10000點/10s；航跡處理能力：≥300批/10s。

經(jīng)過長達半年多時間的系統(tǒng)測試和工作使用，單脈沖二次雷達及其應答解碼系統(tǒng)研制達到了預期的效果，現(xiàn)已經(jīng)過所級專家鑒定，其整體性能指標已超過了國內(nèi)外同類產(chǎn)品水平，為我所S模式的單脈沖二次雷達應答解碼系統(tǒng)設計積累了經(jīng)驗，奠定了基礎。

對系統(tǒng)進一步改進的建議：

利用和、差兩路回波幅度信息，提取在多目標應答回波交疊的情況下各

應答代碼及置信度，提高應答混淆情況下的代碼提取準確性；

根據(jù)反射應答碼在距離和回波幅度等特點，加強在強反射環(huán)境下的應答

反射代碼自動抑制；

進一步研究S模式的單脈沖二次雷達應答解碼系統(tǒng)。

致謝

致謝

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參考文獻

[1]王浩剛,聶在平.三維矢量散射積分方程中奇異性分析.電子學報,1999,27(12):68-71[2]竺可楨.物理學.北京：科學出版社,1973,56-60

[3]YiZhang,LeminLi,BoLi.NetworkTrafficModelingUsingFully-StableCascades.201*InternationalConferenceonCommunication,CircuitsandSystems,Vol.2:726-730

[4]陳念永.毫米波細胞生物效應及抗腫瘤研究：[博士學位論文].成都：電子科技大學,201*[5]姜錫洲.一種溫熱外敷藥制備方法.中國專利，881056073，1980-07-26

[6]中華人民共和國國家技術監(jiān)督局.GB3100-3102.中華人民共和國國家標準－量與單位.北京：中國標準出版社，1994-11-01

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