三路單脈沖雷達(dá)接收機(jī)DAGC技術(shù)的工程實現(xiàn)

摘要 分析單脈沖雷達(dá)接收機(jī)DAGC的基本原理，給出靈敏度時間(STC)控制、手動增益控制及自動增益控制的數(shù)字實現(xiàn)方法以及相應(yīng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)框圖。根據(jù)實踐經(jīng)驗討論了數(shù)字AGC技術(shù)工程化設(shè)計中需考慮的衰減量波動、數(shù)控衰減器在中頻電路中引入的沖擊振蕩、頻率捷變狀態(tài)中通道增益和數(shù)字AGC技術(shù)實現(xiàn)對接收機(jī)增益控制等幾個問題，以及解決途徑。
關(guān)鍵詞 DAGC技術(shù)；靈敏度時間控制；數(shù)字自動增益控制；衰減器；FPGA

在雷達(dá)工作過程中，目標(biāo)回波信號的強(qiáng)度會有較大起伏，使接收機(jī)的輸入信號會有相應(yīng)的變化，變化范圍為-100～15 dBm。若要在如此寬的信號變化范圍中保持接收設(shè)備能對信號進(jìn)行線性放大，和保持信號不飽和失真，就需要控制接收機(jī)的增益，擴(kuò)展接收機(jī)的動態(tài)范圍，并以此來防止近程雜波及大目標(biāo)回波使接收機(jī)發(fā)生過載，實現(xiàn)洲角歸一化，使接收機(jī)輸出的角誤差信號強(qiáng)度只與目標(biāo)偏離天線軸線的夾角有關(guān)，而與距離的遠(yuǎn)近和反射面積的大小無關(guān)。在工程實踐中，通常用AGC來達(dá)到這一目的。
早期雷達(dá)采用模擬AGC電路，精度不高，且調(diào)試復(fù)雜。后經(jīng)采用EPROM和D／A轉(zhuǎn)換器對模擬衰減器的控制曲線加以修正，提高了對接收機(jī)進(jìn)行調(diào)試和補(bǔ)償?shù)撵`活性，但電路集成度低，設(shè)備量大。
文中介紹了三路單脈沖雷達(dá)接收機(jī)DAGC技術(shù)的工程實現(xiàn)方法，其是基于A／D轉(zhuǎn)換芯片AD9280、FPGA(XC2V1000)等數(shù)字電路，在系統(tǒng)搜索狀態(tài)采用靈敏度時問控制(STC)及手動增益控制、跟蹤狀態(tài)采用AGC控制，實時調(diào)整中頻接收機(jī)的增益，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性，使得信號處理能夠根據(jù)雷達(dá)工作狀態(tài)的需要，調(diào)整中放模塊的增益，甚至改變自動增益控制的方式。

1 三路單脈沖雷達(dá)接收機(jī)DAGC技術(shù)
1．1 組成及工作原理
圖1為三路單脈沖雷達(dá)接收機(jī)DACC的組成框圖。搜索狀態(tài)衰減器1受靈敏度時間控制，衰減器2受手動增益控制。跟蹤狀態(tài)和通道AGC，以和通道中頻信號作為輸入信號。當(dāng)目標(biāo)由遠(yuǎn)至近，回波信號由弱到強(qiáng)時，控制兩級衰減器，使得通道中頻信號幅度保持不變，與時差通道數(shù)控衰減器衰減量與和通道保持一致，從而保證了兩個支路輸出的角誤差信號與目標(biāo)偏離天線軸線的夾角有關(guān)，而與目標(biāo)的遠(yuǎn)近大小無關(guān)。圖中FPGA用來實現(xiàn)數(shù)字增益控制。

1．2 STC及手動增益控制的數(shù)字化實現(xiàn)
在進(jìn)行大范圍目標(biāo)搜索時，需要把距離選通波門開得較寬，這可用STC電路來實現(xiàn)。其屬于AGC，可用來減輕近距離的地物反射或海浪反射引起的雜波干擾，防止中頻放大器產(chǎn)生過載。由于叢林、海浪等地物反射引起的雜波干擾的強(qiáng)度隨距離的增大而減小，因此STC電路適用于消弱此種具有特定變化規(guī)律的雜波干擾。
具體實現(xiàn)方法是：根據(jù)信號的實際情況確定近距離增益值和增益隨時間變化的曲線，將這一曲線存儲在一個小的臨時緩存中，即加載到FPGA內(nèi)部ROM中，在發(fā)射觸發(fā)脈沖觸發(fā)時將存儲量按一定時間源源不斷地讀出，產(chǎn)生隨時間變化的衰減量曲線，從而實現(xiàn)靈活準(zhǔn)確的STC。圖2為STC數(shù)字實現(xiàn)的框圖。

手動增益控制的實現(xiàn)較為簡單，其過程是將手動控制電壓經(jīng)A／D變換后送到FPGA，在FPGA內(nèi)部經(jīng)數(shù)據(jù)寄存器輸出后送到控制衰減器2，實現(xiàn)手動增益控制。