CN103955157B - 一种tr组件调试仪组合脉冲发生方法和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TR组件调试仪组合脉冲发生方法和控制方法，设有时序控制模块和人机交互模块，不但可以产生T/R组件调试所需要的组合脉冲，而且可通过人机交互模块的面板输入T/R组件测试所需要的组合脉冲生成所要的参数，就可以得到不同T/R组件测试所需要的组合脉冲，还可以根据T/R组件测试时发射和接收状态下所需要的信号状态对组合脉冲T_R信号、T信号和R信号进行对应的置高置低处理，以满足T/R组件测试的需要，同时设有LVDS差分电路，可通过LVDS差分电路的转化，对高频下的时序信号进行平滑处理，使得T/R组件可以测试高频下的性能。

Description

一种 TR 组件调试仪组合脉冲发生方法和控制方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种TR组件调试仪组合脉冲发生方法和控制方法。

背景技术

微波领域，将具有收、发微波信号放大功能及与之相应的一些电路功能组合在一起的电路简称为T/R组件。

典型的相控阵雷达是用移相器控制天线波束的发射和接收，其每个天线辐射阵元是用一个接收机和发射功能放大器的有源阵组成。

有源相控阵雷达的阵面是由大量的T/R组件、天线单元和无源馈线***构成的、一般先由若干个T/R组件组成子阵，再由子阵通过波束合成网络形成接收波束，再由接收机进行频率变换，处理为数字信号，最后通过信号处理和数据处理达到测量目标的目的。

T/R组件承担着发射信号的主功率放大、接收微弱信号的低噪声前置放大、波束形成和扫描所需的幅相控制等功能，其性能直接标志着整个雷达的水平。一部雷达通常具有数百或数千个T/R组件，构成一个完整的有源相控阵列天线阵，它占整个雷达造价的60%左右，成为有源相控阵雷达的决定因素，并将对有源相控阵雷达的发展产生深远影响。

T/R组件是基于微博单片集成电路（MMIC）技术和微组装工艺的小型化和模块化的大功率守法组件，不但电路组成、制造工艺复杂，而且功能部件较多。

由T/R组件的电路组成及其功能可知，T/R组件需要测量的参数主要包括：发射输出功率、发射驻波、发射移相精度、发射相位噪声、发射谐波、发射杂散、接收增益、接收移相精度、接收衰减精度、接收幅相一致性、接收噪声系数、接收三阶交调、接收谐波、接收杂散、开关时间等。

T/R组件是有源相控阵阵列天线最为关键的部件，无论哪个频率段，何种用途的相控阵雷达，天线辐射单元后均接有一个固态T/R组件，T/R组件相当于相控阵雷达***的射频前端，是包含微波、低频、大信号、小信号，数字和模拟电路为一体的复杂电子***。一部先进的相控阵雷达对T/R组件的技术要求较多，需要使用测试***全面精确的测试T/R组件的技术性能参数。

T/R组件测试需要用到的测试仪器仪表有脉冲矢量网络分析仪、微波信号源、频谱分析仪、示波器、脉冲功率计、噪声系数测试仪、程控电源、被测件控制电路等，这些现有的T/R组件测试仪器无法将实现测试流程的程序化、自动化、测试数据的采集和分析自动化，也无法在大批量T/R组件生产的过冲，实现T/R组件快速准确的自动化测试。

T/R组件调时试需要时序控制信号和组合脉冲，现有的调试仪器只能输出固定的时序控制信号和组合脉冲T_R信号、T信号和R信号，且只能针对固定型号的T/R组件进行调试，因为T_R信号、T信号和R信号这三个信号的频率和周期已经确定，所以如果T/R组件的型号不一致则无法在同一台调试仪上进行测试，出现测试困难或无法测试的局面，同时现有的T/R组件调试仪器所输出的组合脉冲T_R信号、T信号和R信号，无法根据T/R组件调试所需要的状态进行改变，同时现有的T/R组件调试仪不能在高频率下对T/R组件进行测试，只能在低频率范围内进行测试，这就无法保证T/R组件在应用时高频下的性能是否稳定，这是目前T/R组件测试领域亟待需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种TR组件调试仪组合脉冲发生方法和控制方法，设有时序控制模块和人机交互模块，不但可以产生T/R组件调试所需要的脉冲组合信号，而且可通过人机交互模块的面板输入T/R组件测试所需要的脉冲组合信号生成所要的参数，就可以得到不同T/R组件测试所需要的脉冲组合信号，还可以根据T/R组件测试时发射和接收状态下所需要的信号状态对脉冲组合信号T_R信号、T信号和R信号进行对应的置高置低处理，以满足T/R组件测试的需要，同时设有LVDS差分电路，可通过LVDS差分电路的转化，对高频下的时序信号进行平滑处理，使得T/R组件可以测试高频下的性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种TR组件调试仪组合脉冲发生方法和控制方法，TR组件调试仪包括主控模块、时序控制模块和人机交互模块，主控模块分别与时序控制模块和人机交互模块相连，主控模块包括单片机，时序控制模块包括FPGA和晶振，人机交互模块包括仪器正面板和交互界面，仪器正面板上设有功能选择开关，功能选择开关与单片机相连；

组合脉冲发生方法：

晶振产生固定频率的周期信号，FPGA对周期频率信号的高低电平计数，通过人机交互模块输入计算脉冲信号所需要的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值，主控模块接收输入的计算脉冲信号所需要的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值，并将计算脉冲信号所需要的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值发送给FPGA，FPGA根据得到的频率和占空比计算出T_R信号，FGPA根据所得T_R信号的的上升沿和下降沿，并根据t1、t2、t3和t4的值计算出T信号和R信号；

T信号的上升沿比T_R信号的上升沿延迟t2的时间，T信号的下降沿沿比T_R信号的下降沿提前t3的时间，R信号的下降沿比T_R信号的上升沿提前t1的时间，R信号的上升沿比T_R信号的下降沿延迟t4的时间；

组合脉冲控制方法：

通过功能选择开关选择T/R组件的工作模块：发射模式或者接收模块，功能选择开关选择发射模式时，单片机接收功能选择开关的启动信号后，并向FPGA发送组合脉冲启动信号，FPGA收到单片机发送的组合脉冲启动信号后，输出T/R组合脉冲，输出的T/R组合脉冲的频率和周期由输入的占空比和设定的频率决定，功能选择开关选择接收模式时，单片机接收功能选择开关的信号后，并向FPGA发送信号，FPGA收到单片机发送的信号后，将T_R信号和T信号置低，R信号逻辑输出，R信号有置高、置低两种状态。

作为本发明的进一步优化方案，所述时序控制模块的FPGA还产生时序控制信号，时序控制信号包括CLK信号、DATA信号、SEL信号、DARY信号、IR信号。

作为本发明的进一步优化方案，所述的时序控制信号在进行高频测试时，时序控制信号经过低压差分信号处理电路处理后输入T/R组件。

作为本发明的进一步优化方案，所述的低压差分信号处理电路包括LVDS屏线、第一低压差分信号传输芯片和第二低压差分信号传输芯片，LVDS屏线一端与T/R组件调试仪的时序信号输出端口相连，LVDS屏线的另一端与第一低压差分信号传输芯片的信号输入端相连，所述第一低压差分信号传输芯片的信号输出端与第二低压差分信号传输芯片的信号输入端相连。

作为本发明的进一步优化方案，所述的低压差分信号处理电路采用的第一低压差分信号传输芯片和第二低压差分信号传输芯片的型号分别为为SN65LVDS389和SN65LVDS388A。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

第一、 设有时序控制模块和人机交互模块，不但可以产生T/R组件调试所需要的脉冲组合信号，而且可通过人机交互模块的面板输入T/R组件测试所需要的脉冲组合信号生成所要的参数，就可以得到不同T/R组件测试所需要的脉冲组合信号；

第二、 根据T/R组件测试时发射和接收状态下所需要的信号状态对脉冲组合信号T_R信号、T信号和R信号进行对应的置高置低处理，以满足T/R组件测试的需要；

第三、 设有LVDS差分电路，可通过LVDS差分电路的转化，对高频下的时序信号进行平滑处理，使得T/R组件可以测试高频下的性能。

附图说明

图1、本发明的脉冲波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明公开一种TR组件调试仪组合脉冲发生方法和控制方法， TR组件调试仪包括主控模块、时序控制模块和人机交互模块，主控模块分别与时序控制模块和人机交互模块相连，主控模块包括单片机，时序控制模块包括FPGA和晶振，人机交互模块包括仪器正面板和交互界面，仪器正面板上设有功能选择开关，功能选择开关与单片机相连。

单片机分别与FPGA和仪器正面板上的功能选择开关相连，单片机通过接收功能选择开关的指令判断并作出相应的动作，同时单片机接收使用者通过交互界面输入的产生组合脉冲的参数，并将所得的参数发送至FPGA，通过控制FPGA来产生使用者所需要的组合脉冲，除此之外，FPGA还可产生时序控制信号CLK信号、DATA信号、SEL信号、DARY信号、IR信号。

组合脉冲发生方法：

晶振产生固定频率的周期信号，FPGA对周期频率信号的高低电平计数，通过人机交互模块输入的计算脉冲信号所需要的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值，主控模块接收输入的计算脉冲信号所需要的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值，并将计算脉冲信号所需要的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值发送给FPGA，FPGA根据得到的频率和占空比和对晶振信号高低电平的计数，得出T_R信号的波形，FGPA根据所得T_R信号波形的的上升沿和下降沿，并根据t1、t2、t3和t4的值计算出T信号和R信号；

具体的计算方法如图1所示， T信号的上升沿比T_R信号的上升沿延迟t2的时间，T信号的下降沿沿比T_R信号的下降沿提前t3的时间，R信号的下降沿比T_R信号的上升沿提前t1的时间，R信号的上升沿比T_R信号的下降沿延迟t4的时间；

组合脉冲控制方法：

通过功能选择开关选择T/R组件的工作模块：发射模式或者接收模块，功能选择开关选择发射模式时，单片机接收功能选择开关的启动信号后，单片机向FPGA发送组合脉冲启动信号，FPGA收到单片机发送的组合脉冲启动信号后，输出T/R组合脉冲，输出的T/R组合脉冲的频率和周期由输入的占空比和设定的频率决定，功能选择开关选择接收模式时，单片机接收功能选择开关的信号后，并向FPGA发送信号，FPGA收到单片机发送的信号后，将T_R信号和T信号置低，R信号逻辑输出，R信号有置高、置低两种状态。

使用者需要对不同型号的T/R组件通过T/R组件调试仪进行调试时，可根据该型号的T/R组件调试所需要的组合脉冲特性，通过交互界面输入得出与该型号的T/R组件相适应的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值。该T/R组件调试仪的组合脉冲发生方法使得T/R组件调试仪可适用于多种不同的T/R组件的调试，不需要人为计算和更改，只需要输入计算需要的参数即可得出待测试T/R组件调试所用到的组合脉冲波形，该组合脉冲的发生方法使得T/R组件调试仪的适用范围更加广泛，摆脱了以往T/R组件调试仪只针对固定型号的T/R组件进行调试的单一功能，可为不同的T/R组件提供更加便利的调试功能。

晶振产生脉冲信号，FPGA对晶振信号的高低电平计数，根据使用者输入的频率和占空比计算出周期内脉冲个数和高电平对应的脉冲个数。

作为本发明的进一步优化方案，所述时序控制模块的FPGA还产生时序控制信号，时序控制信号包括CLK信号、DATA信号、SEL信号、DARY信号、IR信号。

作为本发明的进一步优化方案，所述的时序控制信号在进行高频测试时，时序控制信号经过低压差分信号处理电路处理后输入T/R组件。

现有的T/R组件调试仪都只能在低频率下对T/R组件进行调试，因为当测试频率过高时，时序控制信号容易出现失真的情况，不能对T/R组件的性能进行准确的测试，在该T/R组件调试仪中加入了低压差分信号处理电路，对时序控制信号进行低压差分信号处理，将时序控制信号经过低压差分处理后得出较为平滑的时序控制信号，该方法不但为T/R组件提供了高频率下的调试功能，也保证了高频率调试下时序控制信号的稳定，使得T/R组件的调试更加准确，各个工作频段的性能都能得到检测，已保证T/R组件应用在雷达天线上时性能更加稳定，更加可靠。

作为本发明的进一步优化方案，所述的低压差分信号处理电路包括LVDS屏线、第一低压差分信号传输芯片和第二低压差分信号传输芯片，LVDS屏线一端与T/R组件调试仪的时序信号输出端口相连，LVDS屏线的另一端与第一低压差分信号传输芯片的信号输入端相连，所述第一低压差分信号传输芯片的信号输出端与第二低压差分信号传输芯片的信号输入端相连。

时序控制信号CLK信号、DATA信号、SEL信号、DARY信号、IR信号，在进入第一低压差分信号传输芯片时，每一个信号被差分成两路，然后分成的两路信号再通过第二 低压差分信号传输芯片合成一路，处理过程如下：

时序控制信号经过第一低压差分信号传输芯片后，信号经过如下变化，IN表示输入的时序信号CLK信号、DATA信号、SEL信号、DARY信号、IR信号中的任意一个：

IN=IN+ - IN-

线路传输干扰同时存在于差分对上，假设干扰为q，由第一低压差分信号传输芯片输出的信号进入第二低压差分信号传输芯片经过如下处理：

(IN+ + q)-(IN- + q)=IN+ - IN-=OUT

所以：

OUT=IN

噪声被抑止掉。

时序控制信号经过低压差分处理后，时序控制信号中的噪声被抑制掉，使得T/R组件的调试更加准确，同时经过低压差分处理，不但可以降低时序控制信号内的噪声，而且降低了信号传输的功耗。

作为本发明的进一步优化方案，所述的低压差分信号处理电路采用的第一低压差分信号传输芯片和第二低压差分信号传输芯片的型号分别为为SN65LVDS389和SN65LVDS388A。低压差分信号传输芯片SN65LVDS389和SN65LVDS388A具有优异的信号处理性能，在信号处理的过程中不会引入其他的噪声，同时将信号中的噪声抑制的同时有效的降低了信号传输的功耗，将低压差分信号处理电路引入T/R组件调试仪可有效的提高T/R组件调试仪的测试频率，增加了T/R组件调试仪的功能之外，还为T/R组件的调试提供了更宽的调试频率范围，使得T/R组件的性能得到更加充分的调试，保证了T/R组件的功能和性能。

本发明设有时序控制模块和人机交互模块，不但可以产生T/R组件调试所需要的脉冲组合信号，而且可通过人机交互模块的面板输入T/R组件测试所需要的脉冲组合信号生成所要的参数，就可以得到不同T/R组件测试所需要的脉冲组合信号，还可以根据T/R组件测试时发射和接收状态下所需要的信号状态对脉冲组合信号T_R信号、T信号和R信号进行对应的置高置低处理，以满足T/R组件测试的需要，同时设有LVDS差分电路，可通过LVDS差分电路的转化，对高频下的时序信号进行平滑处理，使得T/R组件可以测试高频下的性能。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围。凡是按照本发明提出的技术思想，以及在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种TR组件调试仪组合脉冲发生方法和控制方法，其特征在于:TR组件调试仪包括主控模块、时序控制模块和人机交互模块，主控模块分别与时序控制模块和人机交互模块相连，主控模块包括单片机，时序控制模块包括FPGA和晶振，人机交互模块包括仪器正面板和交互界面，仪器正面板上设有功能选择开关，功能选择开关与单片机相连；

组合脉冲发生方法：

晶振产生固定频率的周期信号，FPGA对周期频率信号的高低电平计数，通过人机交互模块输入计算脉冲信号所需要的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值，主控模块接收输入的计算脉冲信号所需要的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值，并将计算脉冲信号所需要的频率、占空比以及t1、t2、t3和t4的值发送给FPGA，FPGA根据得到的频率和占空比计算出T_R信号，FGPA根据所得T_R信号的上升沿和下降沿，并根据t1、t2、t3和t4的值计算出T信号和R信号；

T信号的上升沿比T_R信号的上升沿延迟t2的时间，T信号的下降沿比T_R信号的下降沿提前t3的时间，R信号的下降沿比T_R信号的上升沿提前t1的时间，R信号的上升沿比T_R信号的下降沿延迟t4的时间；

组合脉冲信号控制方法：

通过功能选择开关选择T/R组件的工作模块：发射模式或者接收模式，功能选择开关选择发射模式时，单片机接收功能选择开关的启动信号后，并向FPGA发送组合脉冲信号启动命令，FPGA收到单片机发送的组合脉冲信号启动命令后，输出T/R组合脉冲信号，输出的T/R组合脉冲信号的频率和周期由输入的占空比和设定的频率决定，功能选择开关选择接收模式时，单片机接收功能选择开关的信号后，并向FPGA发送信号，FPGA收到单片机发送的信号后，将T_R信号和T信号置低，R信号逻辑输出，R信号有置高、置低两种状态。

2.如权利要求1所述的一种TR组件调试仪组合脉冲信号发生方法和控制方法，其特征在于：所述时序控制模块的FPGA还产生时序控制信号，时序控制信号包括CLK信号、DATA信号、SEL信号、DARY信号、IR信号。

3.如权利要求2所述的一种TR组件调试仪组合脉冲信号发生方法和控制方法，其特征在于：所述的时序控制信号在进行高频测试时，时序控制信号经过低压差分信号处理电路处理后输入T/R组件。

4.如权利要求3所述的一种TR组件调试仪组合脉冲信号发生方法和控制方法，其特征在于：所述的低压差分信号处理电路包括LVDS屏线、第一低压差分信号传输芯片和第二低压差分信号传输芯片，LVDS屏线一端与T/R组件调试仪的时序信号输出端口相连，LVDS屏线的另一端与第一低压差分信号传输芯片的信号输入端相连，所述第一低压差分信号传输芯片的信号输出端与第二低压差分信号传输芯片的信号输入端相连。

5.如权利要求4所述的一种TR组件调试仪组合脉冲信号发生方法和控制方法，其特征在于：所述的低压差分信号处理电路采用的第一低压差分信号传输芯片和第二低压差分信号传输芯片的型号分别为SN65LVDS389和SN65LVDS388A。