用EPLD实现单脉冲二次雷达的应答解码处理

　　二次雷达与一次雷达基本上是并行发展的。与一次雷达相比，二次雷达有回波强、无目标闪烁效应、询问波长与应答波长不等的特点，从而消除了地物杂波和气象杂波的干扰。单脉冲技术应用于二次雷达，可以方便地基于多个波束对目标测量，进而有效地增加数据冗余度，提高角度测量的精度。对应答处理而言，单脉冲技术的应用，大大提高了在混叠或交织情况下对应答码的解码能力，使单脉冲二次雷达与常规二次雷达相比实现了一次质的飞跃。

　　二次雷达与一次雷达的根本区别是工作方式不同。一次雷达依靠目标对雷达发射的电磁波的反射机理工作，它可以主动发现目标并对目标定位；二次雷达则是在地面站和目标应答机的合作下，采用问答模式工作。目前的航管二次雷达共有七种询问模式，分别称为1、2、3/A、B、C、D和S模式。根据询问脉冲P1与P3的间距决定（S模式除外）各种询问模式。

　　机载应答机发出的应答码由16个信息码位组成，这些码位的代号依次是 F1、C1、A1、C2、A2、C4、A4、X、B1、D1、B2、D2、B4、D4、F2 和SPI。每个码位都有两种状态，即有脉冲或无脉冲。有脉冲时为"1"，无脉冲时为"0"。F1与F2的0.5电平处的脉冲前沿间隔为20.3±0.1μs，称为框架脉冲，它们是二次雷达应答信号的标志脉冲，均恒为"1"状态。X位是备用状态，恒为"0"。两个框架脉冲（F1与F2）之间的12个信息码位，可以编成4 096个独立的应答码。SPI是特殊定位识别码，当两架飞机相互接近或者应答码相同时，调度员可以要求其中的一架飞机在已回答的12个码位基础上再增加一个SPI脉冲，以便准确识别。二次雷达应答信号组成如图1所示。

　　2 应答处理器系统组成

　　单脉冲二次雷达应答信号处理的基本流程如图2所示。

　　在视频预处理器中，和与差支路的∑、△视频信号，经A/D转换器进行数字化处理后，变成两组8位的数字信号传送给应答处理机；将∑接收单元与△接收单元的信号经相位鉴别器，生成表示目标在波束中心左侧或右侧的轴向指示信号BI（2位），送应答处理器；∑与Ω两视频幅度进行比较，产生表示应答为旁瓣应答还是主瓣应答的RSLS(1位)；接收信号经6dB检测、反窄处理、二分层产生PSV（处理后的和视频，1位）。视频预处理器产生上述信号并输入给应答处理机，进行框架检测、和差比计算、码装配等处理，最终形成应答报告输出给点/航迹处理计算机。应答处理机系统的组成如图3。

　　在应答处理机中选用了Lattice公司的EPLD作为主处理芯片(ispLSI1032E)。该芯片有64个I/O端，8个指定输入端，6 000个逻辑门，192个寄存器，最大时延≤12ns，通过简单的5线接口，即可用PC机对线路板上菊花链结构的最多8个芯片进行编程。PC104是嵌入式计算机，其CPU是一片兼容的64位第六代处理器，运行速度可达300MHz，其图形处理器可支持各种LCD及TFT显示屏，同时支持PS/2键盘、PS/2鼠标、两串行接口、一并行接口、USB接口、声卡功能。

　　应答处理机的工作原理：1位PSV、8位和视频、8位差视频、2位轴向指示及1位接收旁瓣抑制信号，在经过输入缓冲并与系统时钟信号同步后，其中的PSV信号进入边沿产生电路，所产生的前沿延迟一个框架时间（20.3μs）后与未延迟的前沿信号相与给出目标框架，启动4个解码器中处于空闲状态的装配器开始解码工作，产生解码需要的定时脉冲序列。同时和视频、差视频、轴向指示、旁瓣抑制信号送入视频采样电路，经过视频采样产生的SVA（和视频幅度）和DVA（差视频幅度）经和差比计算电路产生SDR值，SVA、DVA、SDR送数字寄存器进行延迟，延迟及未延迟的SVA、SDR、轴向指示、接收旁瓣抑制和目标前沿信号一起送入代码装配器，在定时脉冲的作用下，对目标应答信息进行解码、去除幻影应答、解旁瓣应答和军事告急应答。经过进一步相关、确认和修正后，将目标的SVA和SDR代码、综合的代码置信度信息及一些标志信息送代码装配总线，在输出控制的情况下依次写入先进先出(FIFO)，PC机依次读出GPS时间信息及FIFO中的目标报告。

　　3 系统的具体实现

　　3.1 旁瓣抑制与边沿提取

　　近距离的飞机能够被天线的旁瓣探测到，但如果没有特殊的旁瓣抑制措施，就会使地面接收装置接收到来自旁瓣的应答信息，从而夸大飞机的数量。P2作为旁瓣抑制脉冲由Ω通道发射，在天线的主瓣波束内，P1与P3的幅度会高于P2，而在天线的旁瓣内，P2会高于P1与P3，机载应答机根据P1、P3与P2的幅度关系决定是否做出应答，对旁瓣内的询问不予应答。

单脉冲二次雷达的PSV信号是由接收机和通道（∑）内的应答信号，经过特定门限电平进