专利名称：一种方位增量脉冲信号自适应装置及处理方法
技术领域：
本发明涉及数字脉冲信号的计数和处理领域，尤其是一种机械扫描雷达方位增量脉冲信号输入与处理的自适应装置与方法。
背景技术：
机械扫描雷达(或称一次雷达)以天线旋转扫描的方式来扫描目标，通过“方位增量”来计算出扫描天线所处的方位(相对于正北方位)。“方位增量”是将机械扫描雷达的天线旋转一周(三百六十度方位)，量化为N个脉冲，每个脉冲即为一个方位增量。通常，一次雷达的方位增量有4096个和8192个之分，即从正北方位开始产生一个方位增量，到旋转一周再回到正北方位时，所产生的方位增量脉冲的总个数应是4096个或8192个。在本发明之前，二次雷达设备在与一次雷达配套时，需预先知道所配属雷达的天线方位增量是哪一种，然后选择相应的处理软件来处理，这就造成软件版次的增加，且还在产品配送的过程中存在出错的可能，给使用和管理均带来不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述存在的问题，提供一种增量数字脉冲输入信号技术与处理的自适应装置与方法，将两种(4096个和8192个)方位增量脉冲处理成 8192个方位增量脉冲，减少软件处理繁琐的工作量。本发明采用的技术方案如下
一种方位增量脉冲信号自适应装置，包括方位增量脉冲输入端ACP_IN、正北脉冲输入端ARP_IN、时钟脉冲输入端CLK125和方位增量脉冲输出端ACP_0UT ；方位增量脉冲输入端 ACP_IN，用于输入方位增量脉冲输入信号；第北脉冲输入端ARP_IN，用于输入正北脉冲输入信号；时钟脉冲输入端CLK125，用于输入时钟脉冲信号；方位增量脉冲输出端ACP_0UT， 用于输出调节后的输出信号，所述方位增量脉冲信号自适应装置是通过数字电路形成的。—种方位增量脉冲信号自适应装置，具体包括
脉冲检测装置1，用于检测方位增量脉冲输入信号类型，并产生控制信号； 脉冲调节装置2，用于调节方位增量脉冲输入信号并输出；
输出装置7，用于与所述脉冲调节装置和脉冲检测装置连接，并根据脉冲检测装置输出的控制信号，通过方位增量脉冲输出端ACP_0UT输出脉冲调节装置输出信号或者方位增量脉冲输入信号。所述脉冲检测装置1包括第三计数器4、“与”门电路5、第一触发器6，所述方位增量脉冲输入信号通过第三计数器4的C端输入，所述正北脉冲输入信号通过第三计数器 4的CLR端输入，第三计数器4输出信号通过第三计数器4输出总线X_ACP的第9bit、第 12bit输出，经过“与”门电路5来判断方位增量脉冲输入信号的类型并输出控制信号，控制信号经过第一触发器6的C端输入，通过第一触发器6的Q端输出后与输出装置连接所述脉冲检测装置1还包括下拉电阻PULLDOWN，用于当第一触发器6的输出不是高电平时，输出装置7的SO端口必须保持低电平，而不能处于不确定的悬空状态。所述脉冲调节装置2包括第二触发器13、第二计数器12、第三触发器11、第一计数器10、“或”门电路9，所述方位增量脉冲输入信号通过第二触发器13的C端输入，第二计数器13的Q端与第二计数器的CE端连接，第二计数器12的CEO端与第三触发器11的C端连接，第三触发器11的Q端分别与第一计数器10的CE端连接、“或”门电路9 一输入端连接，所述第一计数器10的Q3端分别将反馈信号通过第二触发器13的CLR端、第二计数器 12的CLR端、第三触发器11的CLR端输入，所述第一计数器的C端、第二计数器的C端分别输入时钟脉冲输入信号，所述“或”门电路9另一输入端输入方位增量脉冲输入信号，所述 “或”门电路9输出信号通过输出装置的DO端口输入，所述第一触发器13的D端、第二触发器13的D端、第三触发器11的D端分别连接电源Vcc。所述输出装置7是选择器，选择器SO端连接第一锁存器6的Q端，选择器DO端连接“或”门电路9输出端，选择器Dl端输入方位增量脉冲输入信号，选择器AC_0UT端是输出端。一种方位增量脉冲信号自适应装置处理方法，通过正北脉冲输入信号控制对方位增量脉冲输入信号的计数，用以检测方位增量脉冲输入信号的类型，并通过时钟脉冲输入信号适当调节方位增量脉冲输入信号，使得输出信号统一为一种所需的方位增量脉冲输出信号。一种方位增量脉冲信号自适应装置处理方法，包括以下步骤
步骤一输入方位增量脉冲输入信号、正北脉冲输入信号、时钟脉冲输入信号； 步骤二，通过检测方位增量脉冲输入信号类型，并输出控制信号，若控制信号为高电平时，则最终输出方位增量脉冲输入信号，若控制信号为低电平时，则最终输出通过脉冲调节装置调节的输出信号。所述步骤二中脉冲调节装置2包括第二触发器13、第二计数器12、第三触发器11、 第一计数器10、“或”门电路9，所述方位增量脉冲输入信号通过第二触发器13的C输入端输入，第二计数器13的Q输出端与第二计数器的CE端连接，第二计数器12的CEO输出端与第三触发器11的C输入端连接，第三触发器11的Q输出端分别与第一计数器10的CE 输入端连接、“或”门电路9 一输入端连接，所述第一计数器10的Q3输出端分别将反馈信号通过第二触发器13的CLR端、第二计数器12的CLR端、第三触发器11的CLR端输入，所述第一计数器的C端、第二计数器的C端分别输入时钟脉冲输入信号，所述输入“或”门电路9 另一端输入方位增量脉冲输入信号，所述“或”门电路9输出信号通过输出装置输入，所述第一触发器13的D端、第二触发器13的D端、第三触发器11的D端分别连接电源Vcc。所述方位增量脉冲输入信号为4096个或者8192个，通过正北脉冲输入信号来控制计数器完成周期内方位增量脉冲个数的计数，通过时钟脉冲输入信号来配合计数器和触发器对方位增量脉冲进行延时调节，然后与另一路原始的增量脉冲相“或”，最终将方位增量脉冲输入信号统一为8192个脉冲输出。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是当方位增量无论以哪种(例如4096个或8192个)输入，均自动以硬件方式处理成8192个增量脉冲输出，从而避免了以前配属具有不同方位增量的雷达时，需用不同的处理软件来识别是哪种方位增量并处理之的麻烦。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是本发明电路原理图。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1所示，本装置电路包括方位增量脉冲输入端、正北脉冲输入端、时钟脉冲输入端共三路输入端和一个方位增量脉冲输出端；方位增量脉冲输入端ACP_IN，用于输入方位增量脉冲输入信号；正北脉冲输入端ARP_IN，用输入正北脉冲输入端；时钟脉冲输入端 CLK125，用于输入时钟脉冲信号，时钟脉冲输入信号由FPGA内部产生的时钟信号；方位增量脉冲输出端ACP_0UT，用于输出调节后的输出信号。其中方位增量脉冲输入信号在输入到本装置前已经过同步、去抖处理，正北脉冲输入端引入正北信号(保证计数周期从正北方向开始，计数器计足最多8192个脉冲后即清零)，即在一个扫描周期内从正北方向开始到再回到正北时，计数器计足最多8192个脉冲后即清零，否则会无休止地计数，将导致弄不清引入该计数的脉冲数的真实个数。机械扫描雷达天线方位增量脉冲输入信号从第三计数器4的C端引入后，分成四路，分别连接到第三计数器4的C端、选择器7的Dl端、“或”门电路9的另一输入端和第二触发器13的C端。连接到第三计数器4的C端是以此来计数分辨出输入的脉冲个数是 4096个还是8192个。当方位增量脉冲输入端ACP_IN输入信号类型为8192个时，第三计数器4的输出总线X_ACP[15:0](包括16位数据，第0位到第15位)的第9bit、第12bit均为逻辑“1” (即高电平)，经过“与”门电路5相与后，再经第一触发器6处理输出到输出装置7控制端 S0，若控制端SO接收信号为高电平时，输出装置(二选一选择器)将选择输出连接到Dl端的信号即直接输出ACP_IN ；否则，当第三计数器4的输出总线X_ACP[15:0]的第9bit、第 12bit不全是逻辑“1”，再经“与”门电路5、第一触发器6处理输出到输出装置7控制端SO 必为低电平，表明方位增量脉冲输入端ACP_IN送入输出装置7的Dl端的输入增量信号为 4096个，需要通过脉冲调节装置进行脉冲调节，这时通过SO控制端接收的低电平信号将使输出装置选择DO端的信号输出，即选择输出脉冲调节后的信号。其方法是，将方位增量脉冲ACP_IN输入信号送到第二触发器13后，生成一种稳定的脉冲信号，然后通过第二计数器 12将该信号做延迟处理，再通过第三触发器11生成一个稳定的脉冲信号，再将它与未经处理的方位增量脉冲信号经“或”门电路9相加，即获得一路总个数为8192个增量脉冲的信号，由选择器7的DO路选择输出。第一计数器10和第二触发器13的作用是将第一计数器10的Q3路(23=8次计数)输出，作为第二触发器13、第二计数器12、第三触发器11、第一计数器10的CLR端清除信号，使第三触发器11的输出在约6. 4微秒后停止，即保证延迟后产生的方位增量脉冲的脉宽为8 X 0. 8=6. 4微秒(若欲增大脉冲宽度可另选比Q3所代表的值大的输出即可，如将第一计数器10的Q3和Q2两路输出相与再输出即为12X0. 8=9. 6微秒)。换言之，第三触发器11用来将从第一计数器12来的延时脉冲处理成一个稳定的触发脉冲信号，第二计数器 12则用来限制该信号的脉冲宽度。第二计数器12的作用是将经过第二触发器13处理的脉冲引入作延时处理。第二触发器13的Q端输出信号从第二计数器12的CE脚引入，CLK_125时钟信号从第二计数器12的C脚引入，每来一个时钟信号计一次数，其输出选择从第二计数器12的CEO脚输出；CEO是进位脚，即必须当该8位计数器计足256次后，CEO脚才会输出一个脉冲信号。 256X0. 8=204. 8微秒，方位增量脉冲输入信号直接连接到“或”门电路9的一个输入端，另一路则至少要延后204. 8微秒后，才能到达二输入“或”门电路9的另一路输入端，“或”门电路9的作用是将这两路脉冲相加然后输出。第三触发器11的作用第二计数器的CEO端与第三触发器11的C端连接，使第三触发器11的Q端输出一个稳定的脉冲信号。第一计数器10的作用用于控制的产生的增量脉冲的脉宽。其Q3管脚在CE脚的信号输入约6. 4微秒后输出一高电平，作为清零信号使与其连接的其它器件均清零。输出装置为一个选择器，其作用是通过输出装置的SO控制端选择DO端还是Dl端的信号输出，若SO控制端接收到的是低电平信号，则选择DO端与ACP_0UT端连接；若SO控制端接收到的是高电平信号，则选择Dl端与ACP_0UT端连接。在输出装置SO控制端和第一触发器6的Q端之间，增加一个接地的下拉电阻PULLDOWN，其作用是保证当第一触发器6 的输出不是高电平信号时，SO控制端接收的信号必须是低电平，而不能处于不确定的悬空状态。第一触发器6的另一个作用是，雷达加电后经过一个天线扫描周期，“与”门电路5的输出无论是高电平或低电平，只要第三计数器4的C端输入的方位增量脉冲输入信号的总个数没发生从4096个到8192个之间(或反过来)的突变，第一触发器6的输出端Q将始终保持高电平信号或低电平信号不变。正北信号输入端ARP_IN输入的信号是当天线旋转一周回到正北方位时，该信号产生，用它来作为终结信号，终结计数器的计数，以保证下一周期又从零开始计数，否则，计数器在一个天线旋转周期内，将不止计数最多8192个而是无限制地累积计数下去。时钟信号输入端CLK125提供一种计数用的时钟信号，该时钟信号的频率为1. 25 兆赫，远大于天线每旋转一周(机械扫描雷达通常每分钟旋转6圈，即每转一周需时约10秒钟)产生8192个增量脉冲所对应的频率，可确保在该时钟信号的作用下，不会漏掉对每一个增量脉冲的录取，且所生成的每个脉冲信号的脉宽容易控制在通常所要求的6微秒左右。经过上述处理，无论输入的是4096个方位增量脉冲还是8192个方位增量脉冲，最终的输出只能是以8192个方位增量脉冲向外输出.
本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1.一种方位增量脉冲信号自适应装置，包括方位增量脉冲输入端ACP_IN、正北脉冲输入端ARP_IN、时钟脉冲输入端CLK125和方位增量脉冲输出端ACP_0UT ；方位增量脉冲输入端ACP_IN，用于输入方位增量脉冲输入信号；正北脉冲输入端ARP_IN，用于输入正北脉冲输入信号；时钟脉冲输入端CLK125，用于输入时钟脉冲信号；方位增量脉冲输出端ACP_ OUT，用于输出调节后的输出信号，其特征在于所述方位增量脉冲信号自适应装置是通过数字电路形成的。
2.根据权利要求1所述的一种方位增量脉冲信号自适应装置，其特征在于，所述方位增量脉冲信号自适应装置，具体包括脉冲检测装置，用于检测方位增量脉冲输入信号类型，并产生控制信号；脉冲调节装置，用于调节方位增量脉冲输入信号并输出；输出装置，用于与所述脉冲调节装置和脉冲检测装置连接，并根据脉冲检测装置输出的控制信号，通过方位增量脉冲输出端输出脉冲调节装置输出信号或者方位增量脉冲输入信号。
3.根据权利要求2所述的一种方位增量脉冲信号自适应装置，其特征在于所述脉冲检测装置包括第三计数器、“与”门电路、第一触发器，所述方位增量脉冲输入信号通过第三计数器C端输入，所述正北脉冲输入信号通过第三计数器CLR端输入，第三计数器输出信号通过第三计数器输出总线X_ACP第9bit、第12bit输出，经过“与”门电路来判断方位增量脉冲输入信号的类型并输出控制信号，控制信号经过第一触发器C端输入，通过第一触发器Q 端输出后与输出装置连接。
4.根据权利要求3所述的一种方位增量脉冲信号自适应装置，其特征在于所述脉冲检测装置还包括下拉电阻PULLDOWN，用于当第一触发器输出信号不是高电平时，输出装置SO 端口必须保持低电平，而不能处于不确定的悬空状态。
5.根据权利要求2所述的一种方位增量脉冲信号自适应装置，其特征在于所述脉冲调节装置包括第二触发器、第二计数器、第三触发器、第一计数器、“或”门电路，所述方位增量脉冲输入信号通过第二触发器C端输入，第二触发器Q端与第二计数器的CE端连接，第二计数器CEO端与第三触发器C端连接，第三触发器Q端分别与第一计数器CE端、“或”门电路一输入端连接，所述第一计数器Q3端作为清除信号输出并分别与第二触发器CLR端端、 第二计数器CLR端、第三触发器CLR端连接，所述第一计数器的C端、第二计数器的C端分别输入时钟脉冲输入信号，所述“或”门电路另一输入端输入方位增量脉冲输入信号；所述 “或”门电路输出信号与输出装置的DO端口连接；所述第一触发器D端、第二触发器D端、第三触发器D端、第三计数器CE端分别连接电源Vcc。
6.根据权利要求2所述的一种方位增量脉冲信号自适应装置，其特征在于所述输出装置是选择器，选择器SO端连接第一锁存器Q端，选择器DO端连接“或”门电路输出端，选择器Dl端输入方位增量脉冲输入信号，选择器AC_0UT端是输出端。
7.一种方位增量脉冲信号自适应装置处理方法，其特征在于通过正北脉冲输入信号控制对方位增量脉冲输入信号的计数，用以检测方位增量脉冲输入信号的类型，并通过时钟脉冲输入信号适当调节方位增量脉冲输入信号，使得输出信号统一为一种所需的方位增量脉冲输出信号。
8.根据权利要求7所述的一种方位增量脉冲信号自适应装置处理方法，其特征在于包括以下具体步骤步骤一输入方位增量脉冲输入信号、正北脉冲输入信号、时钟脉冲输入信号；步骤二，通过检测方位增量脉冲输入信号类型，并输出控制信号，若控制信号为高电平时，则最终输出方位增量脉冲输入信号ACP_IN，若控制信号为低电平，则最终输出通过脉冲调节装置调节的方位增量脉冲信号。
9.根据权利要求8所述的一种方位增量脉冲信号自适应装置处理方法，其特征在于所述步骤二中脉冲调节装置包括第二触发器、第二计数器、第三触发器、第一计数器、“或”门电路，所述方位增量脉冲输入信号通过第二触发器C输入端输入，第二计数器Q输出端与第二计数器CE端连接，第二计数器CEO输出端与第三触发器C输入端连接，第三触发器Q输出端分别与第一计数器CE输入端连接、“或”门电路一输入端连接，所述第一计数器将Q3输出端作为清除信号，分别与第二触发器CLR端、第二计数器CLR端、第三触发器CLR端连接； 所述第一计数器C端、第二计数器C端分别输入时钟脉冲输入信号；所述输入“或”门电路另一端输入方位增量脉冲输入信号，所述“或”门电路输出信号通过输出装置输入，所述第一触发器D端、第二触发器D端、第三触发器D端分别连接电源Vcc。
10.根据权利要求8所述的一种方位增量脉冲信号自适应装置处理方法，其特征在于所述方位增量脉冲输入信号为4096个或者8192个，通过正北脉冲输入信号来控制计数器完成周期内方位增量脉冲个数的计数，通过时钟脉冲输入信号来配合计数器和触发器对方位增量脉冲进行延时调节，然后与另一路原始的增量脉冲相“或”，最终将方位增量脉冲输入信号统一为8192个脉冲输出。
全文摘要
本发明涉及一种脉冲数字信号的计数和处理，尤其是一种机械扫描雷达方位增量脉冲数字信号输入技术与处理的自适应装置与方法。本发明要解决现有技术中存在的问题，提供一种增量数字脉冲输入信号技术与处理的自适应装置与方法，将4096个和8192个两种方位增量脉冲处理成8192个方位增量脉冲，减少软件处理方式繁琐的工作量。本发明通过建立数字电路来控制方位增量脉冲输入信号与正北脉冲输入信号的比对，用以检测方位增量脉冲输入信号的类型，并通过时钟脉冲输入信号适当调节方位增量脉冲输入信号，将4096个和8192个两种方位增量脉冲处理成8192个方位增量脉冲信号输出。本发明应用于数字脉冲技术与处理领域。
文档编号H03K5/125GK102355239SQ201110212799
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者刘明月, 李理, 李红辉 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司