在民用航空飛速發(fā)展的今天，民用航空運輸已經成為全球主要的和重要的運輸手段之一，飛機如何安全著陸是飛機飛行過程中面臨的最重要的問題。微波著陸系統(tǒng)（MLS）由方位引導、仰角引導和拉平仰角引導等設備所組成。方位引導是在水平面上可在跑道中心線每邊20 ～60 區(qū)域內提供任意要求的航道，仰角引導是在垂直面上可以提供許多下滑道 （如從1 ～15 ），拉平仰角引導基本原理與仰角引導相同，但所發(fā)射的是更窄 更薄的波瓣，以便為拉平階段的飛機提供精確的仰角引導信息，該系統(tǒng)具有提供精密測距信息的能力。微波著陸系統(tǒng)工作在微波波段，空間掃描的波瓣主要依靠天波來形成，受地形和地物的影響較小，因此具有儀表著陸系統(tǒng)無法比擬的高精度、高穩(wěn)定性、易架設、易調整等優(yōu)點；適用于作各種起落的各型飛機。本設計就是根據(jù)MLS的工作原理，介紹了基于DSP實現(xiàn)的算法——DPSK自適應解調和系統(tǒng)硬件設計。

　　1 微波著陸系統(tǒng)的工作原理

　　微波著陸系統(tǒng)（MLS）包括機場地面發(fā)射臺及機載接收設備兩部分。地面發(fā)射臺分為7個部分：方位掃描波束發(fā)射臺、仰角掃描波束發(fā)射臺、拉平引導臺、方位引導臺、精密測距應答機、全向著陸數(shù)據(jù)字發(fā)射臺，其中復飛方位引導臺為可選項。機載設備分為微波著陸接收機和精密測距收發(fā)機兩部分。機載接收機通過接收各個分系統(tǒng)的信號，識別出各個系統(tǒng)的功能識別碼，然后作出相應的處理，計算出飛機著陸所需要的各個數(shù)據(jù)，控制飛機的飛行姿勢，達到安全著陸的目的。著陸系統(tǒng)地面設備布局，如圖1所示。其中1為方位引導臺；2為精密測距應答臺；3為拉平引導臺（測量離地高度）；4為下滑引導臺（測量仰角）；5為復飛引導臺。

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　　基帶信息處理系統(tǒng)通過對限幅中頻信號進行解調，恢復出地面設備發(fā)送的基本數(shù)據(jù)及輔助數(shù)據(jù)和莫爾斯碼，同時還產生一個同步脈沖。由于多徑干擾產生的脈沖會影響鎖住閘門的可靠性，掃描脈沖跟蹤系統(tǒng)通過對掃描脈沖進行跟蹤，輸出時間閘門，只允許包絡處理系統(tǒng)處理對時間閘門內的包絡信號進行分析，消除了多徑干擾的影響。角度計算系統(tǒng)計算鎖住閘門的時間間隔，然后把時間間隔轉換成角度。置信計數(shù)用于確定處理器當前輸出角度的可靠性，只有置信計數(shù)達到了一定數(shù)值時才允許接收機的輸出結果送到飛行控制系統(tǒng)中。系統(tǒng)工作時鐘用于系統(tǒng)的時鐘同步，也用于角度計算系統(tǒng)的時間計數(shù)。

　　2 接收機信號處理系統(tǒng)的設計原理

　　2.1 接收機信號處理系統(tǒng)總體結構

　　接收機信號處理系統(tǒng)的主要任務是對中頻信號及包絡信號進行分析處理，最后恢復出地面設備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，同時計算出當前飛機的角位置。為了實現(xiàn)系統(tǒng)要求，文中把接收機信號處理系統(tǒng)分為以下幾個部分：包絡處理系統(tǒng)、基帶信息處理系統(tǒng)、角度計算系統(tǒng)、掃描脈沖跟蹤系統(tǒng)、置信計數(shù)，其結構框圖，如圖2所示。

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　　2.2 基帶信息處理系統(tǒng)算法及仿真

　　微波著陸系統(tǒng)信息的傳輸使用二進制差分相位鍵控（2DPSK）方式調制。接收機天線接收到C波段（5 000 MHz）的射頻信號后，與本振信號進行混頻，得到30 MHz的中頻已調信號。該信號是一個限幅的中頻信號，丟失了幅度信息，所以接收機還會輸出一路只有幅度信息的包絡檢波信號作為有無掃描脈沖的判斷依據(jù)。基帶信息處理系統(tǒng)對30 MHz中頻進行中頻采樣，通過解調及重采樣恢復出15.625 kHz的基帶信號。微波著陸系統(tǒng)的中頻信號帶有很大的噪聲干擾，信噪比可能是負值，同時還會帶有多普勒頻移及相位干擾。針對微波著陸信號的特點，系統(tǒng)使用了LMS自適應解調的方法，對DPSK基帶信號進行恢復。

　　2.2.1 DPSK自適應解調原理

　　自適應DPSK解調是DPSK解調又一實現(xiàn)方法。自適應解調的誤碼性能比相干解調的誤碼性能優(yōu)越。自適應解調的主要缺點是它要求載波頻率比數(shù)據(jù)頻率高得多，但這在DPSK調制方式中是可以滿足的。由于LMS算法的迭代關系，自適應解調算法更適用于DSP技術的一體化實現(xiàn)，其實現(xiàn)原理圖，如圖3所示。

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　　中頻信號通過相位檢測濾波后，得到一個帶有陷落的本振信號，對其求絕對值，再經過均值濾波，濾除噪聲引起的小陷落及本振信號，得到一個平滑的不帶本振的陷落信號。把該信號與陷落門限相比較，并通過單穩(wěn)整形，恢復出一個方波信號。最后通過位同步時鐘對該方波進行抽樣判決，直接恢復出基帶DPSK信號，不需要進行差分譯碼。