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(多图) 用AD2S82A实现雷达方位角的数字变换

来源:单片机与嵌入式系统应用 孙海善 丛中旖?? 2007年05月11日 ?? 收藏0

  1.2.4 状态信号输出脚

  器件的状态信号输出脚包括BUSY(忙)、DIR(正/反转)及RIPPLE(过零)信号。BUSY引脚为计算机查询变换器的工作状态提供了方便,当输入到变换器的SIN和C0S信号发生变化时,BUSY脚输出一连串TTL电平脉冲。当BUSY为高电平时,表示变换器内部的二阶电子伺服环路正在工作,加减计数器正在发生变化,数字输出端的数据不能直接输出;反之,可从数字输出端直接读取数据。DIR引脚的输出表示旋转变压器的转动方向,DIR状态的变化超前于相应的BUSY、输出数据及:RIPPLE信号的变化,在两个连续LSB变化周期之间可能发生多次DIR的变化。RIPPLE引脚在变换器输出产生进位(比如由全l变为全O或相反)时,即输入完成1周旋转或1个节距时

,输出1个正跳变脉冲,脉冲宽度大于300 ns。

  1.2.5 模拟速度量VEL及DO误差信号输出脚

  变换器产生一个表示输入角变化率的直流模拟输出信号VEL,在许多场合中,可用于替代传统的测速传感器信号。DC误差信号由相敏检波器产生,表示输入角与输出的数字角度之间的误差量,也是一个直流模拟电压信号。其电压值与输入和输出角之差成正比。

  1.2.6 数字输出脚

  旋转变压器的角位移量经过变换后,以二进制码的形式并行输出。根据用户对分辨率及精度的不同要求,变换器有10、12、14及16位数字输出可供选择。

  1.3 数据传输

  从变换器读取旋转角数据时,应遵循以下步骤:检测BUSY信号,若BUSY为“1”,则数据无效,反之数据有效;给INHIBIT脚加低电平;等待600ns后,给ENABLE脚加低电平,行有效数据的读取。其信号关系如图2所示。

信号关系

  2 硬件电路设计

  利用AD2S82A丰富的片内资源及其灵活的外围电路设置,可设计出适用于不同雷达、不同用户需求的雷达方位角数字变换器,硬件电路构成如图3所示。该硬件电路系统由输入信号缓冲电路、AD2S82A及其外围电路、电源模块及读取和向上位机传送方位角数据的微处理器几部分构成。其中电源模块为微处理器及AD2S82A提供+5V数字电源,为AD2S82A及输入信号缓冲电路提供士12V电源。

硬件电路构成

  图4为一种适用于具有旋转变压器的雷达方位角数字变换器的电原理图。与天线随动的旋转变压器使用400 Hz、115V交流激磁电压,输出最大90 V的sin和cos旋转角信号。数据分辨率采用12位,由8位单片机AT89C205l读取变换后的数据,并向上位机传送。AD2S82A的外围器件根据要求,按第3部分的方法选取并连接。经计算,在图5中它们的取值为:

取值


雷达方位角数字变换器的电原理图

  系统的工作过程:从与雷达天线同步的旋转变压器来的115V、400 Hz激磁信号输入到由R1、R2、R2、R4及运放A1组成的衰减缓冲电路后。产生AD2S82A所需的2V(有效值)参考信号。同样,旋转变压器输出的sin和cos信号也经过相似的衰减缓冲电路,产生AD2S82A所需的2V(有效值)sin及cos信号。它们被连接到AD2S82A相应的输入端,经AD2S82A变换后,在其数据输出端产生与雷达天线方位角对应的二进制数字信号。

  由单片机读取方位角的二进制数字信号,并进行相应的转换处理,最后向上位机传送雷达天线的方位角度值。衰减缓冲电路中电阻值的选取,耍根据不同型号的旋转变压器选取不同的数值。每个运放输入端的齐纳二极管,是为了保护运放不被高压击毁。对于使用同步机的其他型号雷达,衰减缓冲电路应设计成斯考特电路或采用斯考特输入变压器。关于斯考特电路这里不作讨论。

  3 外围元件的连接及选择

  为了实现旋转角的数字变换,AD2S82A还需要一些外围辅助电路。这些电路的工作特性除了能够影响变换电路的整体动态特性外,甚至还能影响到电路的变换精度。因此,外围元件的选择显得格外重要。AD2S82A的外围电路连接如图5所示。

AD2S82A的外围电路连接

  ①Rl、C1、R2、C2构成HF滤波器。其作用是去除直流偏移并减小输入信号中噪声信号对相敏解调及输出数据的影响。它们的选择可根据如下公式计算:

R1R2选择

  fREF为参考信号的频率,单位为Hz。

  ②R4为DC误差信号的增益调整电阻。在选择好Rl和C2之后,R4应根据如下公式计算:

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R4选择


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AD2S82A? 雷达? 方位角?

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