巴克碼是50年代初，R.H.巴克提出的一種具有特殊規律的二進制碼組。
基本介紹
- 中文名：巴克碼
- 外文名：Barker code
- 時間：50年代初
- 人物：R.H.巴克
- 屬性：一種具有特殊規律的二進制碼組
簡介,巴克碼信號處理的計算機仿真,巴克碼特性,巴克碼信號的匹配處理,計算機仿真,一種七位巴克碼數據傳送卡的設計,巴克碼介紹,系統總體設計,
簡介
已找到的只有9組，並且已經證明在長度小於12100的範圍內不存在其他長度的巴克碼，已知的其中長度的巴克碼如下：
n 巴克碼組
2 ++ ，+－
3 ++－
4 +++－，++－+
5 +++－+
7 +++－－+－
11 +++－－－+－－+－
13 +++++－－++－+－+
表中“+”表示+1，“－”表示－1
巴克碼信號處理的計算機仿真
現代雷達要求既能探測遠距離目標，又要有高的距離分辨力。高的距離分辨力要求有極窄的脈衝寬度，這就限制了發射功率的增加 ，從而影響雷達的探測距離。採用脈衝壓縮技術，發射寬脈衝信號，接收時經脈衝壓縮後變成窄脈衝，可以解決雷達作用距離和距離分辨力之間的矛盾。脈衝壓縮雷達的發射信號一般為調頻信號和二相編碼信號。在有限的二相編碼序列中，巴克碼序列為最佳序列，它具有理想的自相關特性，在PD 雷達中得到了廣泛的套用。
巴克碼特性
巴克碼序列是相位編碼信號的一種，具有理想的自相關特性。巴克碼的自相關函式的主峰和旁瓣均為底邊寬度為 2T 的等腰三角形 ，主瓣峰值是 旁瓣峰值 的13 倍。能夠找到的巴克碼只有 7 種，子脈衝長度分別為 ：2，3 ，4 ，5 ，7 ，11 ，13 。已經證明巴克碼的最大長度為 13 位 。
巴克碼信號的匹配處理
現代雷達信號處理系統的設計一般都採用匹配濾波器 ，使輸出信噪比達到最大 。根據最佳匹配理論 ，白噪聲環境下 ，巴克碼信號最佳匹配濾波器的傳輸函式為 ：
H(f)=kU*(f )
式中 ， k 為常數 ，U(f)為巴克碼信號的頻譜。
第一級為子脈衝匹配濾波器，第二級為一個延遲加權網路。
計算機仿真
1、仿真模型：
隨著計算機技術和仿真技術的發展，計算機仿真技術被廣泛套用於雷達系統設計領域，在一定程度上可以替代外場測試，降低雷達研製的成本和周期。在Matlab/Sim ulink 平台上建立了巴 克碼信號處理的計算機仿真模型。採用數位訊號處理方案的仿真模型組成框圖。
巴克碼信號進行 FFT 變換(先補零)和共軛變換後可得到巴克碼信號匹配濾波器的傳輸函式。信號+噪聲進行 FFT 變換(先補零)後得到其頻譜函式，與傳輸函式相乘後即為頻率回響，再經 IFFT 變換輸出時域波形。
2、仿真結果：
仿真結果表明 ，巴克碼信號經匹配濾波器後，主瓣幅度為副瓣幅度的 13 倍，即 ：副瓣電平為 223 dB ，脈衝寬度壓縮為原來的 1/13。採用組合巴克碼的方法，即對 每一個碼元再進行編碼，可進一步提高壓縮比。
信噪比為 -10 dB 時匹配濾波器的輸出波形。在輸入端信號已完全淹沒在噪聲中，而由輸出信號波形可知，信噪比得到了很大提升。
為進一頻抑制副瓣電平，可增加一級與延遲加權網路，延遲時間為 2 倍的子脈衝寬度。由於主瓣和旁瓣之間有良好的相似性，通過加權網路可消除主瓣旁邊的旁瓣。
一種七位巴克碼數據傳送卡的設計
巴克碼是數字通信中常用的信息同步碼型；提出一種7 位巴克碼數據傳送卡的設計方法；介紹了巴克碼套用背景，闡述了80C196KB 單片機、EPM7128SLC 可程式邏輯器件的使用方法，利用上述晶片和分立元件設計並實現7 位巴克碼數據傳送卡；介紹了並口EPP 模式下巴克碼的控制過程，給出了巴克碼數據傳送卡部分設計電路，介紹了碼型實現過程；通過實踐證明了該傳送卡能夠實現7 位巴克碼的生成與輸出，完全滿足某型俄制機載產品測試要求。
巴克碼介紹
巴克碼是一種非周期序列。一個n 位的巴克碼組為{x1 ， x 2 ， x3 ， ⋯xn }， 其中x i 取值為+ 1 或- 1。
以7 位巴克碼組{+ + + - - + -}為例， 求出它的自相關函式如下：
① 當j= 0 時 R(j)=7；
② 當j= ±1，±3， ±5，±7 時 R(j)= 0；
③ 當j= ±2， ±4， ±6 時 R(j)= -1；
對於7 位的巴克碼組， 碼元的不同排序又可衍生其它類型碼組，7 位巴克碼組有7 種不同的碼型，與之相對應的又有7 種不同的反碼。
根據協定，數據卡需要產生的14 種碼型，每2個7 位巴克碼組構成一個信息字(前7 位與後7 位碼構成一個信息字)，每個信息字的組成規則為：正碼組、與之相對應的反碼組、0 碼組三者中任意兩組碼組成。不同的碼組組合代表不同的意義，以7 位巴克碼組1110010(正碼)為例，它對應的反碼為0001101。
系統總體設計
整個系統以單片機和CPLD 作為核心控制器進行設計。系統設計有波形發生器，在波形發生器基準信號基礎上實現了雙機通信、並行數據的雙端RAM 讀取、移位暫存器數據寫入、巴克碼數據輸出歸零等功能。同時根據系統設計要求，上位機控制軟體可實現對巴克碼信息內容實時修改，對機載產品進行多種狀態測試。
1、 波形發生器：
波形發生器產生的波形時序是系統工作的時鐘基準， 包括路同步、移位脈衝和歸零信號三路同步信號。路同步信號是勤務信號，它是單片機程式工作的時鐘基準源，移位脈衝用於移出CPLD 內移位暫存器的數據，歸零信號用於對移位暫存器輸出的數據進行歸零處理，最終輸出巴克碼。為消除移出數據與歸零信號相與產生的功能冒險，移位脈衝和歸零信號採取信號沿非對齊設計方法。
2、巴克碼輸出設計：
設計採用單片機和CPLD 作為核心控制器件實現。協定要求系統產生以字為單位的信息，由於系統要求一個信息字由2 個7 位巴克碼組組成，加上一個間隔位碼元，總計15 位碼元。EPM7128SLC是ALTERA 公司生產一款128 個宏單元 CPLD，它內部提供有8 位並串移位暫存器74165，使用2 個74165 串聯可實現一個字的巴克碼信息。但2 片74165 產生的是16 位的串列數據，這比要求的信息字多出一位，故單片機在對74165 進行寫操作時， 對74165 第一位輸出數據進行無信息處理，以滿足16 位的移位暫存器對15 位數據輸出要求。由於這裡用的16 位移位暫存器， 所以波形發生器設計移位脈衝16 位。
3、巴克碼數據實時控制的實現：
為了實現輸出巴克碼數據的實時可控制性， 需要計算機與單片機進行雙機通信[5]來完成計算機對數據的傳輸控制。計算機採用EPP 模式通信。使用雙連線埠RAM作為主要元件作為通信接口，計算機通過判斷單片機產生的握手信號將預置好的巴克碼數據寫入雙端存儲器IDT7130 中，單片機通過讀取IDT7130 中的數據對移位暫存器進行寫入修改。
