天線運動參數(shù)的自動測量

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1、第24卷第4期蘭州交通大學學報自然科學版VOl.24NO.42005年8月JOurnalOflanzhOuJiaOtOngUniversityNaturalSciencesAug.2005文章編號10014373200504012003天線運動參數(shù)的自動測量郝文欣國營長風機器廠甘肅蘭州730070摘要!天線運動參數(shù)如天線扇掃范圍!天線扇掃速度!天線環(huán)掃速度等參數(shù)的測量通常采用手動計時器測量.提出了采用計算機及FPGA技術(shù)進行天線運動參數(shù)的自動測量"介紹了天線扇掃范圍!天線扇掃速度!天線環(huán)掃速度的測量原理!實現(xiàn)方法并給出了測量

2、電路的電路框圖.分析了各參數(shù)的軟件算法"并給出了計算公式.最后進行了測量誤差分析"并給出了實際的測試結(jié)果.采用該測量系統(tǒng)減少了測量時間"簡化了測量方法"提高了測量精度"解決了天線運動參數(shù)的自動測量問題.關鍵詞!扇掃#環(huán)掃#FPGA#誤差中圖分類號!TN820文獻標識碼!A此刻的角度值得到天線方位右邊界的角度值0引言則天線方位扇掃范圍可通過得到實現(xiàn)了天天線運動參數(shù)是指描述天線掃描的運動參數(shù)線扇掃范圍的自動測量如天線扇掃范圍天線扇掃速度天線環(huán)掃速度等.12天線方位扇掃速度的測量此類參數(shù)一般采用計時器手動測量手動測量操作正回掃信號

3、的周期即持續(xù)一個完整的高電平低較繁瑣而且測量結(jié)果存在較大的離散性誤差.本文電平的時間代表了天線方位扇掃一次所需的時間采提出了自動測量天線運動參數(shù)的方法.用計數(shù)器得到正回掃信號的周期則天線方位扇掃速度1從而實現(xiàn)了天線扇掃速度的自動測量1測量原理13天線方位環(huán)掃速度的測量1.1天線扇掃范圍的測量天線在環(huán)掃狀態(tài)下正回掃信號一直處于高電天線扇掃范圍的自動測量通過錄取天線扇掃的平所以用正回掃信號無法實現(xiàn)環(huán)掃速度的測量左邊界右邊界進行一定的運算處理得出天線方位天線方位角度與天線方位的刻度是一一對應扇掃范圍.的在天線方位環(huán)掃一周的情況下天

4、線方位角度某天線方位角輸出采用脈沖間隔表示即用角開0是連續(xù)隨天線方位變化的而且在360脈沖角關脈沖兩個脈沖的時間間隔表示天線方位角360范圍內(nèi)是唯一的遍歷的由于天線方位角度度.同時該天線還輸出表示天線方位扇掃正掃和回掃具有以上特點采用與固定角度值0的正回掃信號高電平代表天線方位扇掃處于正掃狀360比較當時輸出等值脈沖信號該等值脈態(tài)低電平代表天線方位扇掃處于回掃狀態(tài).沖信號在天線方位環(huán)掃一周的情況下出現(xiàn)一次兩采用計數(shù)器錄取角開脈沖與角關脈沖的時間間個等值脈沖信號的間隔即為天線方位環(huán)掃一周所用隔并用鎖存器鎖存計數(shù)值得到天線方位的

5、實時角的時間則天線方位環(huán)掃速度1從而實現(xiàn)度此角度值隨天線方位的變化而實時變化正了天線方位環(huán)掃速度的自動測量回掃信號從低電平變化到高電平時表示天線方位2實現(xiàn)方法處于扇掃的左邊界錄取此刻的角度值得到天線方位左邊界的角度值正回掃信號從高電平變化21系統(tǒng)框圖到低電平時表示天線方位處于扇掃的右邊界錄取天線運動參數(shù)測量系統(tǒng)框圖如圖1所示收稿日期20050509作者簡介郝文欣1967男河北秦皇島人工程師.第4期郝文欣天線運動參數(shù)的自動測量121圖1天線運動參數(shù)測量系統(tǒng)框圖1圖1中FPGA用來實現(xiàn)計數(shù)器對角開角關22電路實現(xiàn)間隔即天線方位角

6、度的錄取正回掃信號周期的計天線方位扇掃范圍扇掃速度環(huán)掃速度的測量數(shù)以及天線方位環(huán)掃一周所用時間的測量模擬接主要由在FPGA內(nèi)設計的電路完成.以下將詳細討口電路采用光耦完成模擬電路和數(shù)字電路的隔離和論FPGA內(nèi)部電路的實現(xiàn)方法圖2為內(nèi)部電路的電平轉(zhuǎn)換實現(xiàn)框圖圖2參數(shù)測量電路框圖2圖中波門產(chǎn)生電路產(chǎn)生計數(shù)器1的計數(shù)波門據(jù)總線三態(tài)門的選通信號由地址譯碼產(chǎn)生.角開脈沖上升沿打開計數(shù)波門角關脈沖上升沿關PU通過數(shù)據(jù)總線讀入鎖存器的數(shù)據(jù)進行閉計數(shù)波門后續(xù)處理鎖存器1存儲的是角開脈沖與角關脈沖的時間3軟件算法間隔A鎖存清零信號產(chǎn)生電路輸出

7、相應的計數(shù)器1的清零信號鎖存器1的鎖存信號從時間關系PU讀回數(shù)據(jù)后通過運算可計算出天線方位上鎖存信號在清零信號之前扇掃范圍扇掃速度環(huán)掃速度以下給出具體算法鎖存信號產(chǎn)生2電路在正回掃信號的前沿產(chǎn)生由于時間間隔與角度為線性關系設比例系數(shù)鎖存器11的鎖存信號鎖存天線方位扇掃左邊界的為則有方位角度值在正回掃信號的后沿產(chǎn)生鎖存器12的111221鎖存信號鎖存天線方位扇掃右邊界的方位角度值21211角開脈沖與角關脈沖的時間間隔A與固定6601023的角度值通過比較器比較產(chǎn)生等值脈沖等值脈6601023沖二分頻后形成天線方位環(huán)掃時間的計數(shù)

8、波門.該式中分別為計數(shù)器1和計數(shù)器2的時鐘頻12計數(shù)波門與正回掃信號二分頻形成天線方位掃描時率z123分別為鎖存器11鎖存器12間的計數(shù)波門通過選擇器選擇其一作為計數(shù)器2的鎖存器2的數(shù)值12分別為扇掃左邊界角度和右計數(shù)波門.選擇器的選擇信號由PU的地址信號控邊界角度為天線方位的扇掃范圍為天