航管二次监视雷达地面询问编码器的FPGA设计

文章摘要：2 编码器的询问信号格式2．1 常规模式按照国际民航组织的规定有六种常规询问模式，分别称为1，2，3／A，B，C，D模式，各种模式的P1与P2，P1与P3之间的时间关系如表1所示。其中，1，2两种模式专用于军用识别询问；3／A模式用于军用和民用识别询问；C模式用于高度询问；D模式作为备用询问模式，其询问内容目前还在商议之中。这些询问模式，由间隔不同的脉冲对组成，其时间关系如表1所示。其中，第一个脉冲称为P1；第二个脉冲称为P2；第三个脉冲称为P3。脉冲P1， P2，P3格式为脉宽(O．8±O．1)μs，上升沿在1～5 μs之间，延迟在0．2～5μs之间。脉冲P1和P3都是通过询问通道传输的，它

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　　2 编码器的询问信号格式

　　2．1 常规模式

　　按照国际民航组织的规定有六种常规询问模式，分别称为1，2，3／A，B，C，D模式，各种模式的P1与P2，P1与P3之间的时间关系如表1所示。

　　其中，1，2两种模式专用于军用识别询问；3／A模式用于军用和民用识别询问；C模式用于高度询问；D模式作为备用询问模式，其询问内容目前还在商议之中。这些询问模式，由间隔不同的脉冲对组成，其时间关系如表1所示。其中，第一个脉冲称为P1；第二个脉冲称为P2；第三个脉冲称为P3。脉冲P1， P2，P3格式为脉宽(O．8±O．1)μs，上升沿在1～5 μs之间，延迟在0．2～5μs之间。脉冲P1和P3都是通过询问通道传输的，它们之间允许不同的时间间隔。

　　2．2 S模式询问信号格式

　　图3表示S模式询问格式。前两个脉冲P1和P2的脉宽为0．8μs，间隔为2．0μs。在P2脉冲后是一个长脉冲P6，它的持续期为其脉宽，取16． 25μs或者30．25μs，其中有许多相位为反转脉冲，用其携带发射数据。P6的最后24位为飞机地址，是通过全呼询问获得的。其中，第一个反相位于脉冲前沿后1．25μs，即P5为“同步相位反转”信号，提供给S模式应答器作为始终同步，从而对后续的数据进行对应解码；同步相位反转脉冲也用作应答信号发射的时钟参考。询问机通过计算同步相位反转脉冲的发射与接收到的第一个应答脉冲之间的时间间隔来测量飞机的距离。数据通过DPSK信号来发射反相位置的间隔为0．25μs，从而产生4 MHz的数据比特率。根据要求，整个发射数据的比特为56 b或者112 b。

　　2．3 S模式奇偶与地址

　　S模式P6数据位的最后奇偶24 b信息通过改进的循环冗余(CRC)编码来计算，其多项式如下：

　　奇偶性在发射端计算，并与24个比特位飞机地址加入到信息中。在接收端，奇偶性再次被计算，并与信号中的奇偶和地址信息做比较，这样可以确定信息是否发送无误。多项式G(x)有助于错误探测和纠正，可以利用移位寄存器来实现，其电路如图4所示。前32个比特位(或长S模式的88个比特位)无修改地发送，但在其发送时，会在移位寄存器反馈端乘以G(x)。对于最后循环反馈端探测信息的最后24 b会被断开，并由24 b地址比特位代替。其结果就是信息的最后24 b包含了24 b的奇偶区域，并与飞机地址相加再乘以G(x)。

　　3 编码器设计流程

　　编码器的FPGA设计流程图如图5所示。首先提取雷达控制界面的控制命令，判断出询问模式和询问方式(询问交替方式)。结合S0产生原理和雷达询问距离理论，用计数分频编码产生S0同步信号。

　　若是常规模式，在S0同步信号沿触发下，按照软件控制界面不同的控制命令，分别编码产生周期性的6种单模式(见表1)询问信号；并且产生对应的周期性提取信号，结合交替模式产生相应的编码信号。

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