CN116488752A - 航空高频信号仿真测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种航空高频信号仿真测试装置及测试方法，该装置包括：程控放大器；程控衰减器；射频耦合模块，与所述程控放大器和所述程控衰减器通信连接，用于切换或耦合射频信号；无线电模块，与所述射频耦合模块通信连接，用于通过所述射频耦合模块采集高频信号并将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，或者输出所需的射频信号；计算机模块，与所述无线电模块通信连接，用于为所述无线电模块搭建工作环境，以及控制所述无线电模块工作。本发明可以解决软件无线电平台难以直接应用于航空高频信号仿真测试的技术问题。

Description

航空高频信号仿真测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及信号测试技术领域，具体涉及一种航空高频信号仿真测试装置及测试方法。

背景技术

专用测试设备，比如Aeroflex公司的NAV-750C航空信号源，此类设备经历了多年的技术积累，精度、可靠性都比较高，占领了全球绝大部分市场，但价格昂贵，难以定制；通用测试设备，比如基于软件无线电(SDR)技术的软件无线电平台(USRP)，此类设备一般科研性质的居多，性能有限，不能直接应用于航空高频信号仿真测试。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种航空高频信号仿真测试装置及测试方法，用以解决软件无线电平台难以直接应用于航空高频信号仿真测试的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种航空高频信号仿真测试装置，其特征在于，包括：

程控放大器；

程控衰减器；

射频耦合模块，与所述程控放大器和所述程控衰减器通信连接，用于切换或耦合射频信号；

无线电模块，与所述射频耦合模块通信连接，用于通过所述射频耦合模块采集高频信号并将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，或者输出所需的射频信号；

计算机模块，与所述无线电模块通信连接，用于为所述无线电模块搭建工作环境，以及控制所述无线电模块工作。

进一步地，所述无线电模块，包括：

信号配置单元，用于生成射频信号配置信息，以及控制输出所需的射频信号；

信号采样单元，用于基于所述射频信号配置信息，对所述程控放大器或者所述程控衰减器进行配置，并从所述程控放大器或者所述程控衰减器采集高频信号，还对所述高频信号进行解调，得到中频信号；

信号分析单元，用于将所述中频信号和标准信号进行比对，得到信号分析结果。

进一步地，所述无线电模块，还包括：

信号回放单元，用于对所述程控放大器或者所述程控衰减器采集的高频信号进行回放。

进一步地，所述无线电模块，还包括：

远程控制单元，用于基于输入的控制指令，确定选择所述信号分析单元工作还是选择所述信号回放单元工作。

进一步地，所述信号分析单元，用于基于所述中频信号与所述标准信号之间的波形相似度、幅度差值以及频率差值，得到信号分析结果。

进一步地，所述信号分析单元，还用于将所述中频信号与所述标准信号均进行波形平移和放大后，再基于所述中频信号与所述标准信号之间的波形相似度、幅度差值以及频率差值，得到信号分析结果。

进一步地，所述信号采样单元，用于对所述中频信号中进行裁剪，得到所述标注信号。

本发明还提供一种航空高频信号仿真测试方法，所述方法应用于上述任一项所述的装置中，所述方法包括：

基于计算机模块为所述无线电模块搭建工作环境；

基于无线电模块从所述射频耦合模块采集高频信号，并将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，或者输出所需的射频信号。

进一步地，所述将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，包括：

从所述程控放大器或者所述程控衰减器采集高频信号，对所述高频信号进行解调，得到中频信号；

将所述中频信号和标准信号进行比对，得到信号分析结果。

进一步地，所述将所述中频信号和标准信号进行比对，得到信号分析结果，包括：

基于所述中频信号与所述标准信号之间的波形相似度、幅度差值以及频率差值，得到信号分析结果。

采用上述实现方式的有益效果是：本发明提供的，通过程控放大器和程控衰减器接收高频信号，并通过无线电模块，基于射频耦合模块采集高频信号并将所述高频信号解调为中频信号，再基于解调得到的中频信号进行分析测试，从而实现飞机电子设备高频信号的测试，即接收并分析出高频信号中携带的信息，解决软件无线电平台难以直接应用于航空高频信号仿真测试的技术问题。或者无线电模块模拟输出所需的射频信号，即通过仿真的方式，模拟发射特定的航空高频信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的航空高频信号仿真测试装置的结构示意图；

图2为本发明提供的航空高频信号仿真测试方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例中术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

在本发明实施例中出现地对步骤进行的命名或者编号，并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤，已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序，只要能达到相同或者相似的技术效果即可。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

本发明提供了一种航空高频信号仿真测试装置及测试方法，以下分别进行说明。

本发明提供一种航空高频信号仿真测试装置，包括：

程控放大器150；

程控衰减器140；

射频耦合模块130，与所述程控放大器150和所述程控衰减器140通信连接，用于切换或耦合射频信号；

无线电模块120，与所述射频耦合模块130通信连接，用于通过所述射频耦合模块130采集高频信号并将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，或者输出所需的射频信号；

计算机模块110，与所述无线电模块120通信连接，用于为所述无线电模块120搭建工作环境，以及控制所述无线电模块120工作。

可以理解的是，每一计算机模块110对应一个无线电模块120，无线电模块120的数量可以是1个也可以是2个。

飞机电子设备高频信号的仿真，即通过仿真的方式，模拟发射特定的航空高频信号。飞机电子设备高频信号的测试，即接收并分析出高频信号中携带的信息。高频信号包括高频2-30MHz和甚高频118-135.975MHz。中低频：ADF导航190-550kHz。航空高频信号有多种，常见的有ILS、MLS、TACAN、VOR等。

对于飞机***的检测与维护，仿真测试一般是按照技术指标，挑选一些典型状态点(频率、强度等)进行检测，并不需要穷举各个状态点进行测试。

外场环境下，飞机***一般安装有天线160，收发高频信号需基于天线160耦合，内场维修环境下，飞机部附件一般独立测试，对于不带天线160的高频信号收发机主机，直接通过高频电缆连接。

计算机模块110可以是便携式计算机，用于搭建软件无线电环境，控制通用软件无线电设备。

无线电模块120可以是通用软件无线电设备，用于采集回放和生成所需的射频信号。无线电模块120硬件部分可以是基于USRP(通用软件无线电外设)，也可以采用其他软件无线电设备替代。

射频耦合模块130可以是射频开关/耦合器，用于切换、耦合射频信号。

程控衰减器140用于减小射频信号幅度，以满足所需的信号幅值要求。

程控放大器150用于放大射频信号幅度，以满足所需的信号幅值要求。

程控衰减器140和程控放大器150可以通过天线160接收和发射射频信号。

由于通用软件无线电设备能够处理的高频信号强度范围较小，通过程控衰减器140减小信号强度，通过程控放大器150增大信号强度。通过射频开关，便于通过多个通用软件无线电设备并行处理信号，拓展信号处理的带宽。

在一些实施例中，所述无线电模块120，包括：

信号配置单元，用于生成射频信号配置信息，以及控制输出所需的射频信号；

信号采样单元，用于基于所述射频信号配置信息，对所述程控放大器150或者所述程控衰减器140进行配置，并从所述程控放大器150或者所述程控衰减器140采集高频信号，还对所述高频信号进行解调，得到中频信号；

信号分析单元，用于将所述中频信号和标准信号进行比对，得到信号分析结果；信号回放单元，用于对所述程控放大器150或者所述程控衰减器140采集的高频信号进行回放；

远程控制单元，用于基于输入的控制指令，确定选择所述信号分析单元工作还是选择所述信号回放单元工作。

可以理解的是，信号配置单元采用树形列表，并提供查找、添加、删除等管理功能，便于选择信号类型以及下属的状态点，每个状态点对应采样文件、放大或衰减参数、信号频率、带宽、调制解调方式等参数。

信号采样单元依据配置信息，配置程控放大器150或程控衰减器140，调理到合适的信号强度；将采样收到的高频信号解调为中频信号，实时显示、记录。

信号回放单元依据配置信息，配置程控放大器150或程控衰减器140，调理到合适的信号强度，并将采集的信号调制后循环或单次回放。

远程控制单元提供信号分析、信号回放等模块的远程控制功能，便于集成到自动测试***中。

信号回放的时候，可选同步信号采样，一是便于判断回放、信号采集通道是否存在故障，二是结合信号分析功能，便于确定信号回放调理的强度是否合适。

在一些实施例中，所述信号分析单元，用于基于所述中频信号与所述标准信号之间的波形相似度、幅度差值以及频率差值，得到信号分析结果。

进一步地，所述信号分析单元，还用于将所述中频信号与所述标准信号均进行波形平移和放大后，再基于所述中频信号与所述标准信号之间的波形相似度、幅度差值以及频率差值，得到信号分析结果。

可以理解的是，信号分析单元将当前解调后的采样信号与标准信号进行比对，采用红绿两种颜色，表示当前信号和标准信号，并提供波形平移、放大等功能，便于判断；自动分析可选波形相似度、幅度、频率等参数，根据误差允许范围自动判断。

在一些实施例中，所述信号采样单元，用于对所述中频信号中进行裁剪，得到所述标注信号。

可以理解的是，信号采样单元依据配置信息，配置程控放大器150或程控衰减器140，调理到合适的信号强度；将采样收到的高频信号解调为中频信号，实时显示、记录，并可选择其中一部分信号进行裁剪，便于挑选出最合适的信号，用作标准信号，供信号回放或信号分析时的参考。

综上所述，本发明提供的航空高频信号仿真测试装置，包括：程控放大器150；程控衰减器140；射频耦合模块130，与所述程控放大器150和所述程控衰减器140通信连接，用于切换或耦合射频信号；无线电模块120，与所述射频耦合模块130通信连接，用于通过所述射频耦合模块130采集高频信号并将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，或者输出所需的射频信号；计算机模块110，与所述无线电模块120通信连接，用于为所述无线电模块120搭建工作环境，以及控制所述无线电模块120工作。

在本发明提供的航空高频信号仿真测试装置中，通过程控放大器150和程控衰减器140接收高频信号，并通过无线电模块120，基于射频耦合模块130采集高频信号并将所述高频信号解调为中频信号，再基于解调得到的中频信号进行分析测试，从而实现飞机电子设备高频信号的测试，即接收并分析出高频信号中携带的信息，解决软件无线电平台难以直接应用于航空高频信号仿真测试的技术问题。或者无线电模块120模拟输出所需的射频信号，即通过仿真的方式，模拟发射特定的航空高频信号。

本发明提供的航空高频信号仿真测试装置具有如下优点：

一是便于产生所需的各种信号。通过对常用信号的仿真，借鉴已有经验，对射频信号的载频和调制信号二次开发，建立专用模块，产生航电产品外部所需的高频信号和内部所需的中频信号、低频信号。

二是便于信号分析。通过对信号的采集，可通过已知的射频信号组成方式，通过软件无线电的调制解调模块，分析信号是否正常，便于航电产品的维修。

三是信号转换后，能够借鉴已有经验，对高频信号的处理，通过调制解调变为中频信号，而中频信号的处理就可以大量借鉴示波器的经验。

四是操作简单。需要配置的参数，比如信号采样以及信号分析中的自动分析的参数，主要由技术人员分析，设定标准，只需操作一次便可一劳永逸。而信号回放、信号分析中的自动分析等只需选择合适的信号，人工分析的操作类似于示波器比对两组波形，操作简单，直接上手。

五是硬件部分采用批量生产的商用硬件，成本低，至于中低端硬件一致性不如高端硬件的问题，可通过软件校准来改进。

本发明的核心是将高频信号调制解调为中频信号，便于采用传统的方式对中频信号进行处理，但不局限于AM方式，也可以是FM等其他方式。

无线电模块120的核心在于配置信息和采样数据，根据此可以衍生出更多的数据采集、处理的功能，比如根据多组采集的数据求均值、公差的经验值，无人值守自动监控分析信号等。

本发明还提供一种航空高频信号仿真测试方法，所述方法应用于上述任一项所述的装置中，所述方法包括：

基于计算机模块110为所述无线电模块120搭建工作环境；

基于无线电模块120从所述射频耦合模块130采集高频信号，并将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，或者输出所需的射频信号。

在一些实施例中，所述将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，包括：

从所述程控放大器150或者所述程控衰减器140采集高频信号，对所述高频信号进行解调，得到中频信号；

将所述中频信号和标准信号进行比对，得到信号分析结果。

在一些实施例中，所述将所述中频信号和标准信号进行比对，得到信号分析结果，包括：

基于所述中频信号与所述标准信号之间的波形相似度、幅度差值以及频率差值，得到信号分析结果。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上对本发明所提供的航空高频信号仿真测试装置及测试方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种航空高频信号仿真测试装置，其特征在于，包括：

程控放大器；

程控衰减器；

射频耦合模块，与所述程控放大器和所述程控衰减器通信连接，用于切换或耦合射频信号；

无线电模块，与所述射频耦合模块通信连接，用于通过所述射频耦合模块采集高频信号并将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，或者输出所需的射频信号；

计算机模块，与所述无线电模块通信连接，用于为所述无线电模块搭建工作环境，以及控制所述无线电模块工作。

2.根据权利要求1所述的航空高频信号仿真测试装置，其特征在于，所述无线电模块，包括：

信号配置单元，用于生成射频信号配置信息，以及控制输出所需的射频信号；

信号采样单元，用于基于所述射频信号配置信息，对所述程控放大器或者所述程控衰减器进行配置，并从所述程控放大器或者所述程控衰减器采集高频信号，还对所述高频信号进行解调，得到中频信号；

信号分析单元，用于将所述中频信号和标准信号进行比对，得到信号分析结果。

3.根据权利要求2所述的航空高频信号仿真测试装置，其特征在于，所述无线电模块，还包括：

信号回放单元，用于对所述程控放大器或者所述程控衰减器采集的高频信号进行回放。

4.根据权利要求3所述的航空高频信号仿真测试装置，其特征在于，所述无线电模块，还包括：

远程控制单元，用于基于输入的控制指令，确定选择所述信号分析单元工作还是选择所述信号回放单元工作。

5.根据权利要求2所述的航空高频信号仿真测试装置，其特征在于，

所述信号分析单元，用于基于所述中频信号与所述标准信号之间的波形相似度、幅度差值以及频率差值，得到信号分析结果。

6.根据权利要求5所述的航空高频信号仿真测试装置，其特征在于，

所述信号分析单元，还用于将所述中频信号与所述标准信号均进行波形平移和放大后，再基于所述中频信号与所述标准信号之间的波形相似度、幅度差值以及频率差值，得到信号分析结果。

7.根据权利要求2所述的航空高频信号仿真测试装置，其特征在于，

所述信号采样单元，用于对所述中频信号中进行裁剪，得到所述标注信号。

8.一种航空高频信号仿真测试方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-7任一项所述的装置中，所述方法包括：

基于计算机模块为所述无线电模块搭建工作环境；

基于无线电模块从所述射频耦合模块采集高频信号，并将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，或者输出所需的射频信号。

9.根据权利要求8所述的航空高频信号仿真测试方法，其特征在于，所述将所述高频信号解调为中频信号，且基于解调得到的中频信号进行分析测试，包括：

从所述程控放大器或者所述程控衰减器采集高频信号，对所述高频信号进行解调，得到中频信号；

将所述中频信号和标准信号进行比对，得到信号分析结果。

10.根据权利要求9所述的航空高频信号仿真测试方法，其特征在于，所述将所述中频信号和标准信号进行比对，得到信号分析结果，包括：

基于所述中频信号与所述标准信号之间的波形相似度、幅度差值以及频率差值，得到信号分析结果。