作者：王茹琪 張愛(ài)國(guó) 張興敢 肖文書(shū)

        摘要：介紹了一種用于雷達(dá)接收機(jī)的駁通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為采集主控單元，兼容多種模式的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)多通道的循環(huán)采集。系統(tǒng)采集單元由可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，降低了體積與成本。實(shí)測(cè)結(jié)果表明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定、性能良好，目前已應(yīng)用于多個(gè)型號(hào)的雷達(dá)接收機(jī)中。

        關(guān)鍵詞：雷達(dá)接收機(jī) 數(shù)據(jù)采集 可編程邏輯器件

        在現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理中，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取有著重要意義。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是檢驗(yàn)算法有效性的重要依據(jù)，也是算法修正的依據(jù)。不同型號(hào)的雷達(dá)接收機(jī)，由于其雷達(dá)回波信號(hào)具有特性和工作模式復(fù)雜，這就對(duì)信號(hào)的數(shù)據(jù)采集提出了更高的要求，即要求實(shí)現(xiàn)高速、高精度的數(shù)據(jù)采集以及復(fù)雜、靈活多變的觸發(fā)工作模式。

        本文介紹一種適用于多種型號(hào)雷達(dá)接收機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)與一臺(tái)插有PCI數(shù)據(jù)通信卡的PC機(jī)配合，可以實(shí)現(xiàn)回波I、Q兩路信號(hào)的同步采集，采樣率最高可達(dá)12Mb/s，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)為512Kbyte(可擴(kuò)展)。另外還具有以下功能：（1）支持多種數(shù)據(jù)格式；（2）程控設(shè)備采樣時(shí)鐘和同步方式；（3）程控可變的延遲觸發(fā)功能；（4）程控設(shè)備每次觸發(fā)后的采樣長(zhǎng)度；（5）程控設(shè)備單次數(shù)據(jù)采集長(zhǎng)度等。

        
        1 系統(tǒng)工作原理及構(gòu)成

        雷達(dá)接收機(jī)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如圖1所示。微型計(jì)算機(jī)是雷達(dá)接收機(jī)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制平臺(tái)和接收終端。PCI數(shù)據(jù)通信卡采用ADLINK公司的PCI7200卡，置于PC機(jī)內(nèi)部，負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)與采集系統(tǒng)之間的通信，主要完成兩個(gè)功能：（1）計(jì)算機(jī)通過(guò)它發(fā)送控制代碼至單片機(jī)，進(jìn)而控制數(shù)據(jù)的采集與時(shí)序傳送；（2）雷達(dá)接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)經(jīng)高速靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）緩存后通過(guò)它送至計(jì)算機(jī)內(nèi)存，用于數(shù)據(jù)整理和分析，進(jìn)而驗(yàn)證算法和測(cè)試?yán)走_(dá)接收機(jī)的性能等。

        系統(tǒng)由兩大功能模塊組成：計(jì)算機(jī)控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊。

1．1 計(jì)算機(jī)控制模塊

        計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送控制代碼至單片機(jī)（AT89C51），單片機(jī)接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)整理后送至數(shù)據(jù)采集模塊以完成數(shù)據(jù)采集模塊的參數(shù)配置。其操作流程如圖2所示。

        本系統(tǒng)中的參數(shù)設(shè)置包括接收通道選擇、并/串選擇、數(shù)據(jù)格式選擇、采樣時(shí)鐘選擇、時(shí)鐘邊沿選擇、時(shí)鐘延時(shí)設(shè)置、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)備等。由以上參數(shù)按照一定的次序組合成控制代碼，再加上數(shù)據(jù)采集啟動(dòng)命令共需要五個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，通過(guò)PCI數(shù)據(jù)通信卡按照一定的時(shí)序送至單片機(jī)。

        計(jì)算機(jī)控制模塊與數(shù)據(jù)采集模塊之間的通信必須按照統(tǒng)一的協(xié)議進(jìn)行，因此單片機(jī)在接收到控制代碼之后需要進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼。相應(yīng)地，在數(shù)據(jù)采集模塊中也需要進(jìn)行譯碼操作。這里按照高半字節(jié)為地址、低半字節(jié)為數(shù)據(jù)的原則進(jìn)行編碼，原來(lái)五個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)編碼后為九個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（其中采集控制命令單元占用一個(gè)字節(jié)），再由單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的發(fā)送時(shí)鐘將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集模塊。

1．2 數(shù)據(jù)采集模塊

        此模塊完成采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能，由高速靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）、時(shí)序產(chǎn)生與整理電路、數(shù)據(jù)采集與傳送電路組成。其中，高速SRAM用于采集數(shù)據(jù)的緩存。

        精確的時(shí)序控制是數(shù)據(jù)采集模塊的關(guān)鍵所在，時(shí)序邏輯的定時(shí)準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好，對(duì)轉(zhuǎn)達(dá)系統(tǒng)尤為重要。本系統(tǒng)采用VLSI可編程邏輯器件（如Lattice公司的CPLD器件isLSI-1032）來(lái)實(shí)現(xiàn),其具有集成度高、體積小、功耗低、工作穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

1．2．1 時(shí)序產(chǎn)生與整理

        采集系統(tǒng)的工作時(shí)鐘可以使用內(nèi)時(shí)鐘，即內(nèi)部晶振產(chǎn)生的10MHz時(shí)鐘，也可以使用外時(shí)鐘，即由雷達(dá)接收機(jī)本身提供的時(shí)鐘。對(duì)于不同型號(hào)的雷達(dá)接收機(jī)，數(shù)據(jù)的工作格式可以是并行格式或者串行模式。不同的數(shù)據(jù)格式所要求的