广西机电电路CAD实训报告文档

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实训总结

在周老师的指导下，我们班进行了为期一周的电路CAD的制图集中实训，主要是针对原理图和PCB的绘制。通过实训，我们进一步掌握protel的应用，增强了动手操作能力。

时间过得真快，转眼，一周的电路CAD实训已经结束。现在回想起刚进机房的那懵懂，自己都觉得好笑。经过一个学期的学习，面对综合量大点的图形，竟然不知从何下手。上课是一步一步，一个一个命令的学，课后的联系也没有涉及到前后的知识，知识的连贯性不大，当我们进行实际运用时，发现之前学的有点陌生。

刚开始，有些浮躁，机房生活很枯燥，每天呆在机房5个小时，着实有些吃不消。在摆正心态后，我开始以信的态度面对实训。接下来的日子里，我一直认认真真在一旁协助我的组员绘制每一个图，思考每一个细节，作图步骤，哪怕是一个很小的问题，也都会很仔细，在作图的过程中的确遇到了不少的难题，但都在老师和同学的帮助下，一个一个的被我们击破，自己难免会感到有点惊喜，从而增强了对protel的兴趣。

学习最怕的就是缺少兴趣，有了兴趣和好奇心，做什么是都不会感到累，于是我不断从网上搜集资料，补充自己的知识盲点。

在实训的一周里我不仅了解到了实在的学习内容，并且，了解到很多课本以外的知识，这就是“寻根”。欲学习一门技术，必须透彻的了解与它有关的所有知识。我们的每画一个原理图就一步一步的渐进，从中吸取很多的精华。

扩展阅读：电路CAD实训报告册

贵州航天职业技术学院

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报告册

设计题目：专业：指导教师：姓名：学号：

201*年6月

摘要

二次雷达（SecondarySurveillanceRadar）在民航空中交通管制（AirTrafficControl）和军事敌我识别（IdentificationFriendorFoe）系统中起着至关重要的作用。应答解码系统的性能好坏直接关系到二次雷达的使用，影响空中交通管制的安全和军事作战结果。因此，全球各大厂商都投入很大精力，争相研制性能优越的二次雷达及应答解码处理系统。

本文描述了项目背景和应用价值；阐述了二次雷达的发展历程；简介了单脉冲二次雷达的系统原理；说明了ALTERA公司的FPGA结构原理及其主要运用；主要论述了单脉冲二次雷达应答解码系统的主要功能和硬件算法设计；本文也对单脉冲二次雷达应答解码系统的数据处理处理流程作了简要介绍，以便构成完整的应答解码系统。

在本项目研制中，应答解码处理系统借鉴软件无线电设计思想，采用先进的现场可编程阵列芯片FPGA+PC104计算机体系结构设计。运用超大规模集成电路使应答回波解码处理集成在一片FPGA芯片内，做到应答解码SOPC，具有灵活性好、适应性强、集成度高、可靠性高和扩展性强等优点；采用PC104体系结构的计算机模块作为数据处理硬件平台具有处理能力强、实时性高、通用性好等特点，使系统处理性能大大提高，克服了早期的二次雷达应答解码处理采用分立元件、中小规模集成电路设计的性能低、可靠性差和处理能力弱的缺点。

在本项目研制中，本人负责单脉冲二次雷达应答解码系统方案论证、性能指标分析和测试验证，重点是单脉冲二次雷达应答解码处理研究和设计。经过一年多的设计调试和应答解码算法研究，并在整机上联试和长期进行民航班机的询问观测使用，现已通过专家鉴定，取得了良好成效，整个项目研制达到了研制要求和预期的效果。

关键词：单脉冲二次雷达，应答解码，数据处理，FPGA

I目录

目录

第一章引言..........................................................................................................................1

1.1背景.......................................................................................................................................11.2项目实用价值........................................................................................................................11.3国内外研究动态..................................................................................错误！未定义书签。1.4项目目标及设计内容..........................................................................错误！未定义书签。第二章单脉冲二次雷达的系统原理...............................................................................................2

2.1系统信号流程.........................................................................................................................22.2询问模式................................................................................................................................22.3应答信号................................................................................................................................3

2.3.1识别码..........................................................................................................................32.3.2高度码........................................................................................错误！未定义书签。2.4询问旁瓣抑制.......................................................................................错误！未定义书签。2.5接收旁瓣抑制.......................................................................................错误！未定义书签。2.6单脉冲原理..........................................................................................错误！未定义书签。第三章应答解码系统的功能和硬件算法设计...............................................................................4

3.1FPGA介绍.............................................................................................................................4

3.1.1FPGA的选型..............................................................................................................43.1.2硬件开发工具...........................................................................错误！未定义书签。3.1.3FPGA硬件资源的应用............................................................错误！未定义书签。3.2单脉冲二次雷达应答解码系统的主要功能.......................................错误！未定义书签。

3.2.1信号解码....................................................................................错误！未定义书签。3.2.2系统工作配合............................................................................错误！未定义书签。3.2.3可测试性设计............................................................................错误！未定义书签。

第四章总结......................................................................................................................................7致谢....................................................................................................................................................8参考文献..............................................................................................................................................9在学期间研究成果............................................................................................................................46

II第一章引言

第一章引言

1.1背景

雷达是英文Radar单词的音译，是RadioDetctionandRanging的缩写，原意为“无线电检测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置，因此，雷达也称为“无线电定位”。随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标的速度及目标形态等特性。

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1.2项目实用价值

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次雷达整机联试，实现各项指标要求；写成总结报告。

在本项目中作者采用了FPGA+PC104的硬件体系结构，完成所有硬件电路的设计，并主要致力于以下几个方面的工作：1）高速大容量FPGA设计技术；2）高速ADC的应用；3）单脉冲二次雷达应答信号解码算法研究。

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本设计的主要内容安排如下：

第一章项目的研制背景、国内外研究动态及研究价值等。第二章单脉冲二次雷达的系统原理。

第三章应答解码系统硬件的设计原理、算法和实现方法。第四章应答解码系统软件的设计原理和算法流程。第五章试验结果。第六章总结。

第二章单脉冲二次雷达的系统原理

第二章单脉冲二次雷达的系统原理

本章结合本项目研制的单脉冲二次雷达样机，介绍单脉冲二次雷达系统的主要原理。

2.1系统信号流程

Σ天线ΔΩ发射机/接收机模拟视频STC、1bit视频标志、和差数据解混淆、误码、干扰、RSLS置信度、RSLS视频处理数字视频应答处理应答报告抑制假应答非同步干扰进一步抑制遗留干扰目标航迹报告应答相关原始目标报告航迹相关终端显示

图2－1单脉冲二次雷达工作流程图

2.2询问模式

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2.3应答信号

空中飞行目标的应答器在收到一个正确的询问模式脉冲后，根据询问模式自动应答一串脉冲，这串脉冲就叫做应答码，其信号形式如图2－3所示[3]。

码位1.45μs0.45μs4.35μsA4XB1D1B2D2B4D4F2SP1F1C1A1C2A2C4××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

假如以移动台坐标(x，y)为圆心半径为r的圆内，出现的概率为50%，那么这个半径r就被称之为圆概率误差。CEP有以下几种估算式（设xy）。

221/2CEP0.75(xy)(2-19)

法中(2-18)式精度最高，误差小于1%，式(2-19)和式(2-10)计算相对简单但是误差高一些一般误差小于10%。

2.3.1识别码

×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××2.3.1.1识别码的作用

20.35μs示例F1A1A2B2D4F201*10000010011A4:A2:A1B4:B2:B1C4:C2:C1D4:D2:D1二进制0:1:10:1:00:0:01:0:0示例：代码3204十进制3204

图2－3应答信号

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CEP0.563max(x,y)0.614min(x,y)(2-20)

其中x和y分别为定位结果在X坐标上和Y坐标上的方差，上面几种估计方

第四章数据处理软件算法设计原理

第三章应答解码系统的功能和硬件算法设计

3.1FPGA介绍

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3.1.1FPGA的选型

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××××××××××××××××××××××××××××Stratix系列FPGA的简要特性见表3－1所示[4]。

表3－1StratixFPGA系列

特性逻辑单元LEM512RAMM4KRAMM-RAMDSP块锁相环最大用户I/OEP1S10105709460166426EP1S201*460194822106586EP1S25256602241382106706EP1S303247029517141210726EP1S404125038418341412822EP1S6057120574292618121022EP1S8079040767364922121238

第四章数据处理软件算法设计原理

第四章数据处理软件算法设计原理

4.1点/航迹处理

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第五章试验结果

第五章试验结果

作为一个课题和研制产品，在完成解码算法研究和功能设计后，要进行各项性能的详细测试，这主要包括应答解码测试和整机使用验证。

5.1应答解码系统试验

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第六章总结

第六章总结

早期的二次雷达应答解码系统多采用分立元件、中小规模集成电路和可编程芯片设计，在本项目研制中应答解码采用先进的可编程FPGA设计，使应答解码做到SOPC，具有灵活性好、适应性强、集成度高和可靠性高等优点[19]。本FPGA的系统时钟是20MHz，极大地提高了应答解码的处理速度和精度。整个FPGA资源统计如下：

逻辑资源利用率略大于50％；引脚利用率80％；存储器利用率66％；

DSP利用率6％。在本应答解码系统设计中，采用PC104体系结构的计算机模块作为数据处理硬件平台，具有处理能力强、实时性高和通用性好等特点，使系统处理能力大大提高，数据处理能力达到的指标为：

点迹处理能力：≥10000点/10s；航迹处理能力：≥300批/10s。

经过长达半年多时间的系统测试和工作使用，单脉冲二次雷达及其应答解码系统研制达到了预期的效果，现已经过所级专家鉴定，其整体性能指标已超过了国内外同类产品水平，为我所S模式的单脉冲二次雷达应答解码系统设计积累了经验，奠定了基础。

对系统进一步改进的建议：

利用和、差两路回波幅度信息，提取在多目标应答回波交叠的情况下各

应答代码及置信度，提高应答混淆情况下的代码提取准确性；

根据反射应答码在距离和回波幅度等特点，加强在强反射环境下的应答

反射代码自动抑制；

进一步研究S模式的单脉冲二次雷达应答解码系统。

致谢

致谢

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参考文献

[1]王浩刚,聂在平.三维矢量散射积分方程中奇异性分析.电子学报,1999,27(12):68-71[2]竺可桢.物理学.北京：科学出版社,1973,56-60

[3]YiZhang,LeminLi,BoLi.NetworkTrafficModelingUsingFully-StableCascades.201*InternationalConferenceonCommunication,CircuitsandSystems,Vol.2:726-730

[4]陈念永.毫米波细胞生物效应及抗肿瘤研究：[博士学位论文].成都：电子科技大学,201*[5]姜锡洲.一种温热外敷药制备方法.中国专利，881056073，1980-07-26

[6]中华人民共和国国家技术监督局.GB3100-3102.中华人民共和国国家标准－量与单位.北京：中国标准出版社，1994-11-01

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