CN110596657A - 一种测试测距机/塔康运行的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试测距机/塔康运行的装置，包括：PXI总线接口模块、基带处理模块和射频收发模块；在测试过程中，由被测设备发出询问信号，当询问信号到达信标接收后，接收的信号经过固定的***延时后作为测距应答信号，再由信标发射出去，被测设备根据测量询问到应答的时间差来解算飞机到地面信标或飞机到飞机的距离；而方位模拟是塔康***增加的功能，通过基准脉冲和包络信号的相对相位位置解算实现的，从而可以改变基准脉冲的发送时刻，以实现改变发射相位的目的。

Description

一种测试测距机/塔康运行的装置
技术领域
本发明属于零中频技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于零中频技术测试测距机/塔康运行的装置。
背景技术
随着无线电导航技术的迅速进步，无线电导航设备的功能更加齐全，性能逐渐完善。无线电导航被定义为利用无线电技术对运载体航行实施全部或者部分导航的过程，其主要作用包括引导运载体按照规定的航线航行、确定运载所处的位置信息，包括距离、方位、速度等，广泛应用于航海、航空、航天等领域，在陆路交通、勘探测量、工农业生产、军事、科学研究等方面也有着重要的作用。
测距机(DME)是一种应用于民航的高精度脉冲方式的二次雷达导航***。塔康(TACAN)即战术空中导航***，是能为运载体提供距离测量和方位测量信息的近程无线电导航***。在生产过程中，为了测试的便捷、自动化，需要专门的测试仪器模拟测距机和塔康设备的测试环境。
超外差接收机、直接采样接收机和直接变频接收机是现常用的三种接收机架构。
超外差式接收机从天线接收的信号经高频放大器放大，与本地振荡器产生的信号一起加入混频器变频，把输入调谐回路选出的高频已调波的载频变换成频率固定且低于载波的中频，然后再对中频信号进行放大、匹配滤波等处理。
采用的超外差接收机架构经过长时间的检验，性能出色，很容易达到良好的镜像抑制和本振隔离。选择好合适的中频频段，超外差架构能做到优良的抗杂散噪声干扰的特性。但是超外差架构的不足是需要进行两次或多次混频，外部元件数量较多，电路复杂，与其他结构相比所需的功耗高，占用的PCB尺寸大，难以适应模块仪器的发展趋势。
国内现有航电测试设备对射频信号的处理多采用中频信号处理方式，运用DDS技术，在FPGA内实现基带信号的合成，再运用PLL技术产生中频合成信号，结合射频前端，产生信号时需要将中频信号通过射频前端搬移到L频段。
直接采样接收机利用高速模数转换器在射频段对信号进行采样，再对数字信号做处理。
采用的直接采样架构对模数转换器的要求很高，适合通道数多的***，对于测距机***和塔康***，只需要选择一个频段波道工作即可，采用直接采样架构浪费资源。
零中频接收机采用一种单频直接变频方式，只经过一次下变频即可将信号从射频段移至到零中频，再经过放大和低通滤波后交给后端的模数转换器和基带处理器做相关的处理。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测试测距机/塔康运行的装置，基于零中频技术，更为轻便的来测试测距机***或塔康***中机载设备的运行。
为实现上述发明目的，本发明一种测试测距机/塔康运行的装置，其特征在于，包括：PXI总线接口模块、基带处理模块和射频收发模块；
所述PXI总线接口模块，用于接收上位机设置的控制信息，包括：距离模拟信息、工作模式、方位模拟信息和调制度；
上位机根据待测设备属于测距机***还是属于塔康***来设置工作模式和配置信息；当待测设备属于测距机***时，上位机只需设置距离模拟信息，模拟信标与待测设备之间的距离；当待测设备属于塔康***时，上位机同时设置距离模拟信息，方位模拟信息和调制度，然后模拟信标与待测设备之间的距离、方位角；最后将设置的控制信息由PXI总线接口模块转发给基带处理模块；
所述射频收发模块，用于接收待测设备发送的询问信号，然后对询问信号进行下变频处理，产生I、Q两路基带信号，然后分别对I、Q两路基带信号进行低通滤波、模数转换和数字低通滤波处理，再输入至基带处理模块；
所述基带处理模块，对射频收发模块进行配置，同时对接收的I、Q两路信号进行串并转换，获得I、Q两路并行数据，再输入解码模块解码，解码模块判断收到询问后，产生使能信号；
当收到测距机***的询问信号时，FIFO的写使能有效，并将接收到I、Q两路基带信号写入FIFO中，同时距离计数使能有效，使距离计数器开始计数，同时距离控制模块计算出测距机发送的询问信号到信标接收到该询问信号所需要的时间，当计数达到该延时时间时，读使能有效，从FIFO中读出数据，作为应答脉冲；脉冲编码模块再将应答脉冲与自带的随机填充脉冲、台识别脉冲、均衡脉冲进行组合，产生出基带数字脉冲编码信号反馈给射频收发模块；
当收到塔康***的询问信号时，FIFO的写使能有效，并将接收到I/Q两路基带信号写入FIFO中，同时距离计数使能有效，使距离计数器开始计数，同时距离控制模块计算出测距机发送的询问信号到信标接收到该询问信号所需要的时间，当计数达到该延时时间时，读使能有效，从FIFO中读出数据，作为应答脉冲；另外，方位控制模块根据方位角解算出需要延时的时间，同时包络信号产生模块根据设置的调制度产生包络信号，同时包络信号产生模块还会产生方位计数器使能信号，方位计数使能有效时方位计数器开始计数，当计数达到延时时间时，基准脉冲使能有效，使脉冲编码模块产生基准脉冲群；脉冲编码模块再将应答脉冲、基准脉冲群与自带的随机填充脉冲、台识别脉冲、均衡脉冲进行组合，产生出脉冲群，脉冲群再与包络信号进行调制，作为基带数字脉冲编码信号反馈给射频收发模块；
另外，当待测设备属于塔康***时，即使没有收到询问信号，待测设备也会周期性的产生一个方位模拟信号，然后由方位控制模块根据方位角解算出需要延时的时间，同时包络信号产生模块根据设置的调制度产生包络信号，同时包络信号产生模块还会产生方位计数器使能信号，方位计数使能有效时方位计数器开始计数，当计数达到延时时间时，基准脉冲使能有效，使脉冲编码模块产生基准脉冲群；脉冲编码模块再将基准脉冲群与自带的随机填充脉冲、台识别脉冲、均衡脉冲、基准脉冲和询问脉冲进行组合脉冲群，脉冲群再与包络信号进行调制，作为基带数字脉冲编码信号反馈给射频收发模块；或者，待测设备主动发出询问信号，然后由脉冲编码模块产生询问脉冲和随机填充脉冲，作为基带数字脉冲编码信号送给射频收发模块；
所述射频收发模块接收到测距机***或塔康***发送的基带数字脉冲编码信号后，输入至I/Q两个通道，再对应答信号依次进行数字成型滤波、模数转换和低通滤波处理，最后再进行上变频处理发送给待测设备。
本发明的发明目的是这样实现的：
本发明一种测试测距机/塔康运行的装置，包括：PXI总线接口模块、基带处理模块和射频收发模块；在测试过程中，由被测设备发出询问信号，当询问信号到达信标接收后，接收的信号经过固定的***延时后作为测距应答信号，再由信标发射出去，被测设备根据测量询问到应答的时间差来解算飞机到地面信标或飞机到飞机的距离；而方位模拟是塔康***增加的功能，通过基准脉冲和包络信号的相对相位位置解算实现的，从而可以改变基准脉冲的发送时刻，以实现改变发射相位的目的。
同时，本发明一种测试测距机/塔康运行的装置还具有以下有益效果：
(1)、本发明集成度高、功耗小，且结构简单，符合当前本领域发展的需要；本设计的硬件平台要求具有良好通用性的特点，做到硬件的可扩展，按照PXI规范与其他的模块化仪器构成完整的测距机和塔康设备测试平台，结合计算机，运用软件实现测试仪器的功能，满足自动化测试设备的需求；
(2)、本发明采用零中频技术，在测试过程中只需一次变频，且数据处理均发生在基带，降低射频前端设计难度；
(3)、本发明运用数字处理模块编程实现数据采集、成型滤波等功能，通过校正算法对正交不平衡和载波泄漏进行修正，从而处理信号不受频率、温度、工艺等条件因素的限制。
附图说明
图1是本发明一种测试测距机/塔康运行的装置原理框图；
图2是本发明一种测试测距机/塔康运行的装置的一种具体实施方式结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是本发明一种测试测距机/塔康运行的装置原理框图。
在本实施例中，如图1所示，本发明一种测试测距机/塔康运行的装置，包括：PXI总线接口模块、基带处理模块和射频收发模块；
如图2所示，PXI总线接口模块，用于接收上位机设置的控制信息，包括：距离模拟信息、工作模式、方位模拟信息和调制度；在本实施例中，方位模拟是塔康***增加的功能，设置控制信息时，需要注意可变的是飞机与信标台或设备的距离，以及飞机的方位。
上位机根据待测设备(即机载设备)属于测距机***还是属于塔康***来设置工作模式和配置信息；当待测设备属于测距机***时，上位机只需设置距离模拟信息，模拟信标与待测设备(即机载设备)之间的距离；当待测设备属于塔康***时，上位机同时设置距离模拟信息，方位模拟信息和调制度，然后模拟信标与待测设备(即机载设备)之间的距离、方位角；最后将设置的控制信息由PXI总线接口模块转发给基带处理模块；
在本实施例中，PXI总线接口模块可按照PXI规范实现与控制计算机的通信，PXI总线接口模块外形尺寸符合IEEE1101标准单槽3U板卡要求
射频收发模块，用于接收待测设备(即机载设备)发送的询问信号，然后对询问信号进行下变频处理，产生I、Q两路基带信号，然后分别对I、Q两路基带信号进行低通滤波、模数转换和数字低通滤波处理，再输入至基带处理模块；
基带处理模块，对射频收发模块进行配置；对接收的I、Q两路信号进行串并转换，获得I、Q两路并行数据，再输入解码模块解码，解码模块判断收到询问后，产生使能信号；
在测试前，基带处理模块根据配置信息对射频收发模块进行配置。
当收到测距机***的询问信号时，FIFO的写使能有效，并将接收到I、Q两路基带信号写入FIFO中，同时距离计数使能有效，使距离计数器开始计数，同时距离控制模块计算出测距机发送的询问信号到信标接收到该询问信号所需要的时间，当计数达到该延时时间时，读使能有效，从FIFO中读出数据，作为应答脉冲；脉冲编码模块再将应答脉冲与自带的随机填充脉冲、台识别脉冲、均衡脉冲进行组合，产生出基带数字脉冲编码信号反馈给射频收发模块；
当收到塔康***的询问信号时，FIFO的写使能有效，并将接收到I/Q两路基带信号写入FIFO中，同时距离计数使能有效，使距离计数器开始计数，同时距离控制模块计算出测距机发送的询问信号到信标接收到该询问信号所需要的时间，当计数达到该延时时间时，读使能有效，从FIFO中读出数据，作为应答脉冲；另外，方位控制模块根据方位角解算出需要延时的时间，同时包络信号产生模块根据设置的调制度产生15Hz和135Hz叠加的包络信号，同时包络信号产生模块还会产生方位计数器使能信号，方位计数使能有效时方位计数器开始计数，当计数达到延时时间时，基准脉冲使能有效，使脉冲编码模块产生基准脉冲群；脉冲编码模块再将应答脉冲、基准脉冲群与自带的随机填充脉冲进行组合，产生出脉冲群，脉冲群再与包络信号进行调制，作为基带数字脉冲编码信号反馈给射频收发模块；
另外，当待测设备工作在塔康***模式时，即使没有收到询问信号，本设备也会周期性的产生一个方位模拟信号。方位控制模块根据方位角解算出需要延时的时间，同时包络信号产生模块根据设置的调制度产生包络信号，同时包络信号产生模块还会产生方位计数器使能信号，方位计数使能有效时方位计数器开始计数，当计数达到延时时间时，基准脉冲使能有效，使脉冲编码模块产生基准脉冲群；脉冲编码模块再将基准脉冲群与自带的随机填充脉冲、台识别脉冲、均衡脉冲、基准脉冲和询问脉冲进行组合脉冲群，脉冲群再与包络信号进行调制，作为基带数字脉冲编码信号反馈给射频收发模块；
当待测设备工作在塔康***模式时，本设备还可以主动发出询问信号，然后由脉冲编码模块产生询问脉冲和随机填充脉冲，作为基带数字脉冲编码信号送给射频收发模块；
射频收发模块接收到测距机***或塔康***发送的基带数字脉冲编码信号后，输入至I/Q两个通道，再对应答信号依次进行数字成型滤波、模数转换和低通滤波处理，最后再进行上变频处理，调制到962MHz～1213MHz频段，再发送给待测设备(即机载设备)，在本实施例中，发射频率结合具体场景可调。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种测试测距机/塔康运行的装置，其特征在于，包括：PXI总线接口模块、基带处理模块和射频收发模块；
所述PXI总线接口模块，用于接收上位机设置的控制信息，包括：距离模拟信息、工作模式、方位模拟信息和调制度；
上位机根据待测设备属于测距机***还是属于塔康***来设置工作模式和配置信息；当待测设备属于测距机***时，上位机只需设置距离模拟信息，模拟信标与待测设备之间的距离；当待测设备属于塔康***时，上位机同时设置距离模拟信息，方位模拟信息和调制度，然后模拟信标与待测设备之间的距离、方位角；最后将设置的控制信息由PXI总线接口模块转发给基带处理模块；
所述射频收发模块，用于接收待测设备发送的询问信号，然后对询问信号进行下变频处理，产生I、Q两路基带信号，然后分别对I、Q两路基带信号进行低通滤波、模数转换和数字低通滤波处理，再输入至基带处理模块；
所述基带处理模块，对射频收发模块进行配置，同时对接收的I、Q两路信号进行串并转换，获得I、Q两路并行并行数据，再输入解码模块解码，解码模块判断收到询问后，产生使能信号；
当收到测距机***的询问信号时，FIFO的写使能有效，并将接收到I、Q两路基带信号写入FIFO中，同时距离计数使能有效，使距离计数器开始计数，同时距离控制模块计算出测距机发送的询问信号到信标接收到该询问信号所需要的时间，当计数达到该延时时间时，读使能有效，从FIFO中读出数据，作为应答脉冲；脉冲编码模块再将应答脉冲与自带的随机填充脉冲、台识别脉冲、均衡脉冲进行组合，产生出基带数字脉冲编码信号反馈给射频收发模块；
当收到塔康***的询问信号时，FIFO的写使能有效，并将接收到I/Q两路基带信号写入FIFO中，同时距离计数使能有效，使距离计数器开始计数，同时距离控制模块计算出测距机发送的询问信号到信标接收到该询问信号所需要的时间，当计数达到该延时时间时，读使能有效，从FIFO中读出数据，作为应答脉冲；另外，方位控制模块根据方位角解算出需要延时的时间，同时包络信号产生模块根据设置的调制度产生包络信号，同时包络信号产生模块还会产生方位计数器使能信号，方位计数使能有效时方位计数器开始计数，当计数达到延时时间时，基准脉冲使能有效，使脉冲编码模块产生基准脉冲群；脉冲编码模块再将应答脉冲、基准脉冲群与自带的随机填充脉冲、台识别脉冲、均衡脉冲进行组合，产生出脉冲群，脉冲群再与包络信号进行调制，作为基带数字脉冲编码信号反馈给射频收发模块。
另外，当待测设备属于塔康***时，即使没有收到询问信号，待测设备也会周期性的产生一个方位模拟信号，然后由方位控制模块根据方位角解算出需要延时的时间，同时包络信号产生模块根据设置的调制度产生包络信号，同时包络信号产生模块还会产生方位计数器使能信号，方位计数使能有效时方位计数器开始计数，当计数达到延时时间时，基准脉冲使能有效，使脉冲编码模块产生基准脉冲群；脉冲编码模块再将基准脉冲群与自带的随机填充脉冲、台识别脉冲、均衡脉冲、基准脉冲和询问脉冲进行组合脉冲群，脉冲群再与包络信号进行调制，作为基带数字脉冲编码信号反馈给射频收发模块；或者，待测设备主动发出询问信号，然后由脉冲编码模块产生询问脉冲和随机填充脉冲，作为基带数字脉冲编码信号送给射频收发模块；
所述射频收发模块接收到测距机***或塔康***发送的基带数字脉冲编码信号后，输入至I/Q两个通道，再对应答信号依次进行数字成型滤波、模数转换和低通滤波处理，最后再进行上变频处理发送给待测设备。
2.根据权利要求1所述的一种测试测距机/塔康运行的装置，其特征在于，所述PXI总线接口模块按照PXI规范与上位机通信，在PXI总线接口模块的外形尺寸符合IEEE1101标准的单槽3U板卡要求。
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