用于机载火控雷达显示的信号模拟系统

用于机载火控雷达显示的信号模拟系统
Ξ
李永田
(空军第一航空学院 信阳 464000)
【摘要】 介绍了微机在火控雷达显示设备上的应用 ,论述了如何利用硬件和软件模拟产生机载火控雷达终端显示画 面所需要的各种信号 。

【关键词】 火控雷达 ,模拟系统 ,扫描信号
中图分类号 : TN957
文献标识码 :A
Signal Si mulat i on System f or Signal Displaye d on Airborne Fire Control R a d ar Displa y
L I Y o n g 2tian
( F irst Aero n autical C ollege of Air Fo r ce Xinyang 464000)
【Abstract 】 The applicatio n of microco m p u t er to t h e d isplay equ ip m ent s of t h e fire co n t r ol radar are int r o duced in t h is pa 2
p er . H o w to simu lat e t h e vario us signals o n fire co n t r ol radar screen b y means of hardware and sof t w are are discussed.
【 K ey w ords 】 fire co n t r ol radar ,simu latio n syst em ,scaning signal
引 言
天线瞬时方位角 、俯仰角 、群目标坐标 、动目标等数字 量信号 。

为使显示信号模拟系统模拟出的信号能在
雷达显
示器上逼真的显示 ,真实显现雷达工作时所显示的各
种信号 。

对不同的信号采用不同的模拟方法 ,有些信号采用硬件模拟 ( 如同步脉冲信号 、离散量信号 、模拟
量信号等) ,有的采用软件模拟 ( 如雷达天线瞬时方位
角 、俯仰角 、群目标坐标 、动目标等数字量信号) 。

信号模拟系统的硬件部分由模拟输入板 、离散量 输入板 、同步信号产生板 、微处理机 、电源及电源模块
等四个子系统组成 ,其原理框图如图 1 所示 。

0 雷达显示系统是雷达的显示终端 ,输入接口信息
类型繁多是其主要特点之一 。

在雷达显示器上显示的 信息有 :来自雷达自身探测到的原始视频信号 ,雷达的 天线方位 、俯仰动态信息和各种控制状态信息 ;来自询 问机的敌我识别信息 ;来自航姿系统的飞行横滚角 、俯 仰角位置信息和来自火控计算机的瞄准误差精度 、导 弹允许最大和最小发射距离等显示信息 。

显示信号模拟系统就是模拟产生出上述各种信 号 ,在只有雷达显示系统实装设备的情况下 ,仍能在雷 达显示器上显示出雷达在各种状态下正常工作时的图 像画面 。

因此 ,显示信号模拟系统为院校教学和机务 一线外场检查维修提供了极大的方便 。

系统组成及硬件模拟
1 1 . 1 总体设计
根据雷达显示系统对外接口的特点 ,显示信号模
拟系统需要提供如下模拟仿真信号 :原始视频信号 (带 杂波) 、敌我识别 ;光学距离 、跟踪目标距离 、导弹允许 最大最小发射距离 、瞄准偏差等直流模拟信号 ;雷达工 作状态 、天线扫描左右起始控制 、量程 、搜索范围等离 散量信号 ;姿态横滚角 、俯仰角数据等同步脉冲信号 ;
图 1 信号模拟系统硬件原理
通过信号模拟系统电缆接收来自雷达类型及其所
处的工作状态 ,并将此信号传送给微处理机 ,微处理机
Ξ 收稿日期 :2003203219
修订日期 :2003210211
根据系统的工作状态信息,向各个信号产生板发送数据和指令,由各信号产生板产生模拟出雷达显示系统所需要的显示信号,然后送给雷达显示系统。

操作或维修人员根据雷达显示终端上显示的信息,从而判断雷达显示系统的工作情况。

1 .
2 硬件信号模拟(1) 视频信号视频产生器模拟产生
出雷达的同步脉冲串信号、
串目标信号及固定方位的点目标信号。

目标信号的距离和脉冲宽度均可调,通过调整“搜索距离”可以测量出显示器对目标距离的精度。

经过“分辨允许”开关可产生出一组双目标信号,目标间隔通过“目标分辨”调节器调节, 从而达到可测量目标距离分辨率的要求。

经过“识别”开关的控制,能够从目标信号中经过延时、整形产生出不同宽度、不同距离间隔的敌我识别信号输出。

通过“杂波调幅”旋钮,还可以在目标中加入模拟杂波输出。

(2) 模拟量信号模拟量输入板向雷达显示系统
提供模拟量信号
(如距离、距离变化率、方位角速度、俯仰角速度、无线电高度等等) ,模拟信号一般是±10V 的电压信号,但也有0V～30V 或比较大的电压信号,对这些信号进行模拟,模拟信号经过滤波或转换成一定的电平后,送到一个多路模拟选择器上。

(3) 离散量信号
离散量输入板提供T T L 逻辑电平信号(高电平为+ 5V ,低电平为0V) 或+ 27V 开关信号( 如截获、导引头捕获等) , 对T TL 逻辑电平信号的仿真使用的是8255 芯片,对+ 27V 的开关信号, 通过光电隔离转换为T T L 逻辑电平,这样既增强了系统的抗干扰能力, 又对+ 27V 的开关信号进行了模拟。

(4) 同步脉冲信号同步信号产生板提供三相同步信号,主要模拟
来
自航姿系统的航向、横滚和俯仰等三相交流信号,它需要26V 、400 周的交流电作为参考电源,输出信号电压为11 . 8V 。

模拟该信号使用的是数字/ 旋转变压器模的专用电源( 如产生+ 5V 、±10V 、±15V 、+ 30V 、-70V 等直流电源) 。

软件模拟
微机系统是以8086CPU 为核心,以数据存储器2
程序存储器、中断控制器、地址锁存器及数据收发器等为外围电路构成的一个专用微处理机。

它除了监控系统控制、时序控制外,主要是用软件模拟产生出数字量信号,即模拟产生天线瞬时方位角、俯仰角、群目标坐标、动目标等数字量信号。

数字量输出是将软件产生的所有信息均以八位二进制码通过三块8255 并行连接器芯片按约定的方式输出。

2 .1 天线扫描瞬时方位角、俯仰角信号的产生
(1) 产生天线扫描瞬时方位角信号
瞬时方位角信号是为雷达B 型显示提供的方位扫描动态信号,该信号是由呈三角波形的电压信号形成的,三角波形的周期、斜率等参数是根据雷达方位扫描的技术要求来决定的。

要使方位标志在雷达显示屏幕上循环往复地作扫描运动,首先要解决的问题是如何产生出满足雷达技术要求的方位三角波形信号。

产生三角波形信号的方法有多种,如用数字电路计数的方法虽然比较简单易行,但方位扫描信号要求的三角波形需要分为±60
±30°、±5°不同范围、不同频率的三种扫描方式,如果
采用控制电路的方法来实现,就需要在信号模拟系统中增加相应的硬件设备。

在软件中以计数的方法来实现,其优越性在于修改内部参数,改变波形形状不需要增加任何设备即可完成。

由软件提供的方位扫描波形可完成对大、中、小区的控制,并可产生出不同周期、不同宽度和不同幅度的三角波形信号。

三角波形的斜率可由扫描的宽度和周期来决定。

软件程序设计完全能满足大区±60°,周期为2s ;中区±30°,周期为2s ; 小区
±5°,周期为1s 三种方位三角波形的技术要求。

程序
设计流程如图2 所示。

当天线扫描到左右两端时,需要产生出一个扫描
位中心可任意移动,要求扫描范围以外的目标不予显
示,即超出范围的数据不送出,这就要求数据在中小区
的方位上要有边界判定。

软件产生的动态目标数据可以为显示画面提供多
批运动的目标,通过预置不同的参数,使目标运动的速
度、步幅和运动轨迹不尽相同。

动目标显示画面不仅
可以表现出对显示器指标的要求,而且还可以使显示
画面更加生动、更加丰富。

结论
3
机载火控雷达显示信号模拟系统应用了微机技
术,采用了硬件和软件模拟相结合的方法,模拟产生出
雷达及其火控系统送给显示终端的各种接口信号,达
到了使该信号模拟系统工作稳定可靠,性能完全符合
要求。

信号模拟系统在院校教学和机务外场检查维修
等方面正发挥着重要的作用,也为雷达的性能测试和
故障诊断提供了可靠的保证,取得了较好的经济效益
和军事效益。

图2 程序设计流程
位扫描到左右两端时,俯仰输出产生一个突跳,突跳的
幅值是一个波束宽度, 大区和中区的俯仰周期是4s ,
小区的俯仰周期是2s , 跳三个台阶回到原位, 这样就
产生一个阶梯波形信号。

2 .2 产生模拟群目标坐标信号
,用软
件还可以模拟产生出静态和动态两种目标坐标数据。

静态坐标有一定的批次量,以便能考察显示量的饱和
度,目标的分布要均匀,要能体现出目标方位、目标距
离的分辨率,还要有带识别标志的友机出现。

雷达的
扫描范围也按大、中、小区进行扫描,并且中、小区的方
参考文献
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李永田男,1968 年生。

空军第一航空学院讲师,学士,主
要从事机载火控系统的教学和研究工作。

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4
结论
4
综上所述,本文改进的基于XW VD 的L FM 信号
的检测方法, 能够在更低信噪比下实现单个和多元
L FM 信号的检测、频率估计,具有很好的抗噪声能力,
保证了算法的收敛。

5
朱振波男, 1977 年生。

2000 年毕业于武汉空军雷达学
院微波工程系。

现为空军雷达学院硕士研究生。

主要研究领
域:信号分选、识别,天线阵列信号处理等。

何明浩男,1963 年生。

空军雷达学院微波工程系教授
曾获7 项军队级科技进步奖,发表40 多篇学术论文。

主要研
究领域:雷达系统、电子对抗系统和阵列信号处理等。

蒋兴舟男,1938 年生。

教授,博士生导师。

曾获国家科
技进步三等奖一项,军队科技进步二等奖三项。

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