引言
二次雷達也叫做空管雷達信標系統(Air TrafficControl Radar Beacon System，ATCRBS)。它最初是在空戰中為了使雷達分辨出敵我雙方的飛機而發展的敵我識別系統，當把這個系統的基本原理和部件經過發展后用于民航的空中交通管制后，就成了二次雷達系統。二次雷達是在地面站和目標應答器的合作下，采用問答方式工作，它必須經過兩次有源輻射電磁波信號才能完成應有的功能。
單脈沖二次雷達是按照雷達方位角度定位體制的不同而定義的，有別于常規的二次監視雷達。常規二次監視雷達實現一個目標定位需要利用雷達定向主波瓣中對這個目標的所有應答，而單脈沖二次雷達理論上只需要利用一次詢問的應答即能準確定位。單脈沖技術應用于二次雷達，使對目標的測量可以方便的基于多個波束，有效地增加了數據冗余度，提高了角度測量的精度。對應答處理而言，單脈沖技術的應用，大大提高了在混疊或交織情況下對應答碼的解碼能力，使單脈沖二次雷達與常規二次雷達相比實現了一次質的飛躍。
國內自主研發航管二次雷達在近10年間才開始，落后于國外20世紀80年代就發展起來的二次雷達系統。現今國內主要民用機場使用的二次雷達大多使用的是國外設備。如美國Raytheon二次雷達，意大利Alenia二次雷達，日本東芝雷達。在中央大力提倡國內自主研發的政策下，國內的一些廠家也緊跟國外技術開始研發屬于中國的二次雷達及其終端顯示系統。
民航航管系統的基本要求是安全、迅速和有秩序地將乘客和貨物從某一地點空運到另一指定地點。空中交通管制就是為達到此目的而建立的重要服務體系。為了滿足民航系統對雷達系統可靠性的要求，雷達的設計采用了雙通道熱備份設計，目的是在當前通道故障的
情況下，保證航跡輸出的連續性，雙通道之間的切換單元在監控計算機命令下迅速切換。
1 射頻切換系統組成
單脈沖二次雷達應答信號處理的基本流程如圖1所示。
在射頻切換系統中，切換控制板接收監控計算機發出的切換命令，當確認要求進行切換時，通過切換控制板向切換開關發出切換信號，實現對三路射頻信號與兩個通道間的切換，三路(∑，△，Ω)開關的工作狀態一致，即同時工作在A通道或同時工作在B通道，三路開關的狀態隨時通過控制電纜以TTL差分方式送給數據處理。根據二次雷達的技術指標，射頻開關的耐峰值功率大于2．5 kW，耐平均功率大于20 W。
在設計中，選擇了射頻開關TN6K31，該開關有足夠的頻寬和線性，確保信號不失真，插入損耗小于0．3 dB，通道隔離度大于70 dB，滿足雷達系統的指標。
射頻切換系統中切換控制單元的原理如圖2所示。
在射頻切換系統的控制電路中，選用Lattice公司的EPLD作為主處理芯片(ispLS11032E)，該芯片有64個I／O端，8個指定輸入端，6 000個邏輯門，192個寄存器，最大時延小于等于12 ns，通過簡單的5線接口，即可用PC機對線路板上菊花鏈結構的最多8個芯片進行編程。
切換開關工作原理為：A通道輸入選通控制脈沖時，如當前開關工作在A通道，則維持在A通道，不作切換；如當前開關工作在B通道，則切換到A通道。同樣，B通道輸入選通控制脈沖時，如當前開關工作在B通道，則維持在B通道，不作切換；如當前開關工作在A通道，則切換到B通道。即同時工作在A通道或同時工作在B通道，三路開關的狀態隨時通過控制電纜以TTL差分方式送給數據處理。
在射頻切換控制板中信號流程如下：監控計算機發出的差分切換脈沖經差分接收器接收后，進入可編程EPLD，在EPLD內利用硬件語言實現了對切換脈沖的濾波、脈沖判斷、框架判斷等，確認該信號為計算機切換命令而不是外來干擾后，發出切換信號到驅動單元，切換信號經驅動單元到開關TN6K31的控制端，實現切換動作。
2 系統實現的具體細節
2．1 信號濾波與毛刺抑制
二次雷達監控計算機發出的通道切換信號是脈沖編碼信號。由于雷達工作電磁環境復雜，所以在系統內部要判斷該信號是否為于擾信號，在系統中首先進行切換信號前、后沿的提取，將切換信號輸入兩個寄存器，加以門電路實現，如圖3所示。
LE與TE分別切換信號的前沿與后沿，在經過一系列寄存器，使前沿與后沿分別用觸發器進行延時，根據前沿與后沿間間隔可以判斷出脈沖的寬度，對于不符合切換條件的毛刺與噪聲進行抑制。
2．2 框架檢測
正常情況下，監控計算機發出的切換脈沖的兩個脈沖的間隔為20 ms，在切換控制系統中使用的時鐘為8．276 MHz，因此，一個切換命令的兩個脈沖的時間間隔就認為兩個前沿間有167，168或169個時鐘周期。在該系統中，脈沖編碼的檢測是根據比較延時的前沿與非延時情況下的重合情況，延時的前沿對應于框架脈沖F1，非延時的前沿對應脈沖F2，F1相對于F2延時20ms，由于F2相對于F1有三個時鐘脈沖的變化范圍，F2與F1的前沿延時167，168或169個時鐘周期的任一個對齊，都認為是一個正確的框架。框架檢測示意如圖4所示。
3 結語
雷達的發展和更新換代不僅對雷達的性能提出了更高的要求，而且對實現的方式也提出了新的要求。集成度高、性能好、體積小已經成為雷達設計的必然要求。飛機密度的不斷增加，對雷達系統的可靠性，提出了更嚴格的要求，為了提高可靠性，現代雷達使用雙機熱備份冗余設計，雙機中切換部分的可靠性關系到雷達的整體性能，用硬件設計語言編程EPLD方法處理二次雷達的切換信號具有很大的優越性。