航管二次雷达射频切换单元FPGA实现

　　引言

　　二次雷达也叫做空管雷达信标系统(Air TrafficControl Radar Beacon System，ATCRBS)。它最初是在空战中为了使雷达分辨出敌我双方的飞机而发展的敌我识别系统，当把这个系统的基本原理和部件经过发展后用于民航的空中交通管制后，就成了二次雷达系统。二次雷达是在地面站和目标应答器的合作下，采用问答方式工作，它必须经过两次有源辐射电磁波信号才能完成应有的功能。

　　单脉冲二次雷达是按照雷达方位角度定位体制的不同而定义的，有别于常规的二次监视雷达。常规二次监视雷达实现一个目标定位需要利用雷达定向主波瓣中对这个目标的所有应答，而单脉冲二次雷达理论上只需要利用一次询问的应答即能准确定位。单脉冲技术应用于二次雷达，使对目标的测量可以方便的基于多个波束，有效地增加了数据冗余度，提高了角度测量的精度。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。

　　1 射频切换系统组成

　　单脉冲二次雷达应答信号处理的基本流程如图1所示。

　　在射频切换系统中，切换控制板接收监控计算机发出的切换命令，当确认要求进行切换时，通过切换控制板向切换开关发出切换信号，实现对三路射频信号与两个通道间的切换，三路(∑，△，Ω)开关的工作状态一致，即同时工作在A通道或同时工作在B通道，三路开关的状态随时通过控制电缆以TTL差分方式送给数据处理。根据二次雷达的技术指标，射频开关的耐峰值功率大于2.5 kW，耐平均功率大于20 W。

　　在设计中，选择了射频开关TN6K31，该开关有足够的频宽和线性，确保信号不失真，插入损耗小于0.3 dB，通道隔离度大于70 dB，满足雷达系统的指标。

　　射频切换系统中切换控制单元的原理如图2所示。

　　切换开关工作原理为：A通道输入选通控制脉冲时，如当前开关工作在A通道，则维持在A通道，不作切换;如当前开关工作在B通道，则切换到A通道。同样，B通道输入选通控制脉冲时，如当前开关工作在B通道，则维持在B通道，不作切换;如当前开关工作在A通道，则切换到B通道。即同时工作在A通道或同时工作在B通道，三路开关的状态随时通过控制电缆以TTL差分方式送给数据处理。

　　在射频切换控制板中信号流程如下：监控计算机发出的差分切换脉冲经差分接收器接收后，进入可编程EPLD，在EPLD内利用硬件语言实现了对切换脉冲的滤波、脉冲判断、框架判断等，确认该信号为计算机切换命令而不是外来干扰后，发出切换信号到驱动单元，切换信号经驱动单元到开关TN6K31的控制端，实现切换动作。