一种雷达方位角检测方法

第28卷第12期 兵工自动化 Vol. 28, No. 12 2009年12月 Ordnance Industry Automation Dec. 2009

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82· doi: 10.3969/j.issn.1006-1576.2009.12.028

一种雷达方位角检测方法

胡定军，王玮，冯玉龙

（镇江船艇学院 指挥系，江苏 镇江 212003）

摘要：介绍了一种雷达方位角测量的方法，该方法采用旋转变压器/轴角转换器AD2S80BD ，将旋转变压器输出的模拟信号通过AD2S80BD 轴角转换电路转换成数字量信号，再利用单片机MSP430F123进行解算，得出雷达角位置信号，实时供雷达终端显示或转发。该系统接口电路简单可靠，工作稳定，在雷达测量系统中有较高的应用价值。

关键词：旋转变压器；雷达；方位角；AD2S80BD 中图分类号：TP206+.1; TN956 文献标识码：A

Study on Measuring Radar Azimuth

HU Ding-jun, WANG Wei, FENG Yu-long

(Dept. of Watercraft Commanding, Zhenjiang Watercraft College, Zhenjiang 212003, China)

Abstract: Introduce the method of radar azimuth detection. The method adopts resolver and angle converter AD2S80BD, The analog signals of resolver were transformed into the digital signal by AD2S80BD axis angle circuit. Then the radar angle position can be disposed by simple chip MSP430F123, and it can be shown and transmitted on the radar terminator. The system interface circuit is simple, reliable and stable, with high application value in radar measurement system.

Keywords: Resolver; Radar; Azimuth; AD2S80BD

0 引言

角位置测量装置是工业控制设备的重要组成部分，在飞行器姿态控制和检测、导弹控制、雷达天线跟踪等角位置测量控制系统中有着广泛应用。为精密测量雷达系统各轴角，在雷达角位置检测系统中采用旋转变压器，它具有耐高温、耐湿度、抗冲击、抗干扰等特点，但其输出信号为模拟量，故采用AD 公司的数字转换器芯片AD2S80BD ，将旋转变压器产生的模拟信号快速转换为二进制数字信号，实现对角位置的数字化分析。

1 雷达方位角测量系统组成

雷达方位角测量系统由方位轴、旋转变压器、

AD2S80BD 组成的轴角/数字转换电路等部分组成。将旋转变压器安装在雷达方位轴的方位铰链上，雷达转盘转动时带动方位轴的方位铰链的活动，旋转变压器也随之活动，产生的两相正、余弦信号[1]输入到由AD2S80BD 组成的轴角/数字转换电路，转换后的16位二进制数字信号，输入到雷达终端处理显示或转发，其系统组成如图1[2]。

图1 雷达方位角测量系统组成

2 旋转变压器的工作原理

旋转变压器是一种单相激励双相输出（幅度调制型）无刷旋转变压器，如图2。旋转变压器初级

励磁绕组（R1—R2）

和二相正交的次级感应绕组（S1—S3，S2—S4）同在定子侧，转子侧是与初级绕组和次级绕组磁通耦合的特殊结构的线圈绕组[3]。

图2 旋转变压器原理图

当旋转变压器转子随雷达方位轴同步旋转、初级励磁绕组（R1-R2）外加交流励磁电压后，次级两输出绕组（S1-S3，S2-S4）中会产生感应电动势，大小为励磁与转子旋转角的正、余弦值的乘积。旋转变压器输入输出关系如下：

120sin R R E E t ϖ−= 1312sin S S R R E KE θ−−=

2412cos S S R R E KE θ−−=

这里的θ是转子旋转的角度，E 0是励磁最大幅值，ϖ是励磁角频率，K 是旋转变压器变比。

3 AD2S80BD 的轴角/数字硬件电路

收稿日期：2009-06-10；修回日期：2009-07-15 作者简介：胡定军（1977-），男，江苏人，硕士，工程师，从事信号采集与模拟控制、电子自动化研究。

胡定军，等：一种雷达方位角检测方法

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AD2S80BD 是美国AD 公司推出的以BIMOS Ⅱ工艺制造的，将先进的CMOS 逻辑电路与高精度双极线性电路相结合的单片集成电路。它具有功耗低（300 mW ）、精度高、长期稳定性好、可靠性高、能直接将运动的转动角度信号转换成二进制数字信

号等特点。

AD2S80BD 含有输入缓冲器、分段开关、梯形网络数模转换器、可逆计数器、相敏检测器、积分器、压控振荡器（vco ）、数据转换逻辑电路、输出数据锁存器以及输出缓冲器等[4]。

AD2S80BD 按图3连接成的轴角/数字转换电

出能以选取的最大跟踪速率自动跟踪轴角输入，没有静态误差。由于它把正、余弦信号转换为二进制数时，采用比率式跟踪方法，输出数字角仅与SIN 和COS 输入信号的比值有关，与它们的绝对值大小无关，因此，AD2S80BD 对输入信号的幅值和频率变化不敏感，不必使用稳定、精确的振荡器来产生参考信号，也能保证精确度。加上AD2S80BD 中相敏检测器对参考信号中的正交分量有很高的抑制能力，能对噪声、谐波进行抑制，也可以调整相应的参数来优化整个系统。通过转换形成的二进制数字信号，先低8位输出，后高8位输出[5]。

图3 AD2S80BD 的轴角/数字转换电路图

AD2S80BD 允许通过外围元件改变其动态特性，使系统处于最佳状态。AD2S80BD 可通过SCl 和SC2选择10、12、14、16位的不同分辨率，其2个管脚的逻辑状态确定输出分辨率的位数如表1。

表1 SC1、SC2的逻辑状态与输出分辨率的关系

SC1 SC2 输出分辨率（位）

0 0 10 0 1 12 1 0 14 1

1

16

4 AD2S80BD 与单片机MSP430F123接口

AD2S80BD 的16位数字输出是5 V 的TTL 电平，需要将它转换成单片机MSP430F123所需要的3.3 V 电平信号，因此，系统采用1片由3.3 V 供电的74HC573来实现电平信号转换，如图4。

单片机MSP430F123是中心处理单元，具有16

位总线并带FLASH ，外设和内存统一编址，寻址范围可达64 K ，采用3.3 V 供电。AD2S80BD 的16位数字信号输出通过转换直接与单片机I /O 端口相连，将雷达方位角信号在雷达终端实时显示出来。

图4 AD2S80BD 与MSP430F123接口图

5 结束语

实践证明，用旋转编码器作测量元件，以轴角转换器AD2S80BD 为核心，可构成高精度雷达方位角测量系统。系统接口电路简单可靠，工作稳定。

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