雷达显示信号向电视信号的转换

2006-05-07 15:49:37来源: 电子产品世界

雷达显示器非标准视频信号转换为PAL-D标准电视信号的工作原理及用异步FIFO进行电路实现的方法。

栅扫描显示器视频信号格式不符合电视信号标准,无法用标准记录设备(如录像机)记录雷达显示画面。但是,有关雷达的试验课题,往往要求实时地录取显示画面,以便试验结果的分析和存档,因此有必要采取措施将非标准的雷达显示器视频信号转换为标准电视信号。本文论述的就是将某机载雷达的显示视频信号转换为PAL-D电视信号的原理及电路实现方法。二十几个架次的飞行试验表明,该电路输出的电视画面清晰、稳定,与变换前雷达显示画面没有明显区别。

工作原理

    该光栅扫描雷达显示器采用逐行扫描方式,行频23000Hz、场频49.7Hz,一场(即一幅)画面包含约460行。而PAL-D制电视采用隔行扫描方式,扫描行频为15625HZ、帧频25HZ,一帧画面包含625行。由于隔行扫描,一帧又分为奇偶两场传送,场频为50HZ,每场包含318.5行,去除场消隐25行,图象信号只占287.5行。为了保证场消隐期间的行同步,场同步脉冲上要开出槽脉冲,同时为了保证奇偶两场嵌套后的画面质量,还要有前后均衡脉冲。由于是单色显示器,信号需要进行两方面的转换:

    · 逐行扫描到隔行扫描的转换。逐行扫描变为隔行扫描,一幅画面分为两场传送,故信号要经过合理的取舍。考虑到雷达信号所要求的实时性和完整性,这里以连续两幅雷达显示画面为一单元,取前一幅画面的奇数行信号形成电视信号的奇数场、后一幅雷达画面的偶数行信号形成电视画面的偶数场。也就是连续两场雷达画面合成一帧电视画面。

    · 不同行场扫描频率的变换,即将非标准的扫描频率变成PAL-D制标准扫描频率。

    电路上采用“存储-转发”方式,先将相邻两场雷达画面中取得的信号存入存储器,再用电视标准的行、场频率读出存储器中的信号,从而完成信号的转换。一般地,总是以场为基准,使读、写操作分时进行(如图1)。实验中发现,49.7Hz的雷达场频虽然满足PAL-D电视标准对场同步频率的要求,但雷达显示器行、场同步脉冲是按“时钟→点→字符→行→场”的顺序产生,场周期不是时钟周期的n×625倍(n 为正整数),根本无法产生与49.7Hz场同步脉冲同步的电视信号行同步脉冲(49.7×318.5Hz)。因此,必须另外产生电视标准的行、场同步脉冲。这样一来,变换前后的场同步是异步的,不能用图1所示的方法对存储器分时进行读、写操作。但是,采用异步FIFO(先进先出存储器),就可分别以雷达和电视场同步为基准使写、读操作同时进行,很好地解决了信号变换过程遇到的难题。

异步FIFO 

    根据雷达显示信号的实际情况,我们选用OKI公司的MSM514221。MSM514221是一种高性能的FIFO帧存储器,具有512行×512列×4位的存储容量、独立的数据输入输出端口,支持互异的读、写时钟频率,读写操作可以异步进行。MSM514221无需外部产生刷新逻辑,所有DRAM的刷新都靠片内电路自动完成,因此对于用户而言,相当于SRAM。片内专用逻辑可以避免存储器读、写、刷新操作引起的内部冲突。

    MSM514221为16针双列直插封装,引脚少,外围电路简单。所有控制信号均为高电平有效,时钟上升沿有效,读、写时钟频率可以相同也可不同。

用MSM514221实现显示信号的转换

    鉴于雷达视频信号的特殊性和MSM514221的特点,我们不是以统一的场信号为基准使读写操作分时进行,而是以变换前后各自的场信号为基准使读写操作同时进行。电路原理框图如图2所示,该电路由时序电路、存储器MSM514221、D/A、运算放大器组成。时序电路产生电视信号行场同步、消隐、开槽、前后均衡等脉冲以及存储器所需RSTW、WE、RSTR、RE信号;运算放大器将D/A送来的视频数据及各种电视同步脉冲相加合成全电视信号。图3示出了存储器读、写操作时序,RSTW控制存储器每隔两场雷达信号复位写指针开始一次写操作,写使能WE保证了一场信号取奇数行、另一场取偶数行,信号依此写入存储单元。“读”操作以电视场行信号为基准,时序与写操作类似。由于电视隔行扫描靠每帧画面包含奇数行信号(PDL-D制为625行)得到实现,RSTR信号只保证每行读出的字节数以及每场读出的行数与写入的数据相对应,而不再控制扫描方式。实际的画面每场只有230行,为了保证画面显示在屏幕中央,每行的左右、每场的上下留有一定的黑边。

    时序的产生过程实质上是用计数器进行分频的过程,这里不再详细讨论。

结语

    该转换电路采用异步FIFO,完成了雷达显示信号向PAL-D全电视信号的转换。由于变换前后场同步是异步的,因此某时刻得到的一场电视信号可能是即时的雷达显示画面、也可能是前一幅雷达显示画面或者是前后两幅画面的组合。人眼的惰性克服了转换过程的缺陷,实践证明,转换电路输出的电视画面在常温、-30℃~+60℃温度试验、随机振动试验及二十几个架次的飞行试验中均清晰、稳定,正确复现了雷达显示画面。

关键字:雷达  显示  信号  电视

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