CN214224154U - 一种基于pxi结构的测距模拟器校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于PXI结构的测距模拟器校准装置，PXI零槽控制器、PXI矢量信号发生器板卡和信号分析模块安装于PXI机箱，且均连接于PXI总线，PXI矢量信号发生器板卡发射测距模拟器信号所需的激励信号，通过环形器后进入测距模拟器，环形器将测距模拟器的应答信号接出并进入PXI信号分析模块，同时PXI矢量信号发生器板卡发射触发同步信号给信号分析模块作为激励信号和应答信号的参考。本发明体积轻便，携带方便，用于进行现场测试，测量过程中信号的底噪更低，半幅点的定位更为准确，测量结果准确度更高，节省了***体积，集成了测试功能，并提高了校准准确度。
Description
技术领域
本发明涉及仪器计量技术领域，尤其是一种自动校准装置，可用于测距模拟器的测试。
背景技术
在导航设备的调试、检验和现场维护过程中必须以测距模拟器为标准对距离参数进行校准，以验证导航设备的性能指标。
目前在测量测距模拟器的距离延时参数时，一般使用脉冲功率源和数字示波器结合环形器。利用脉冲功率源为测距模拟器提供激励信号，利用双定向耦合器将激励信号和测距模拟器发射的回放信号耦合出来，数字示波器测量他们之间的时间延时。在实际校准过程中由于数字示波器为射频宽带采集***，其底部噪声在百微伏级别，测量的动态范围很低，当激励信号和回放信号的幅度较小时，准确度较差，难以满足校准的准确度要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于PXI结构的测距模拟器校准装置。本发明基于PXI总线的***架构，节省了***体积，集成了测试功能，并提高了校准准确度，使测距模拟器的各项参数能够最终溯源至国家标准。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于PXI结构的测距模拟器校准装置，包括PXI机箱(1)、PXI零槽控制器(2)、PXI矢量信号发生器板卡(3)、信号分析模块(4)和环形器(5)；所述PXI零槽控制器(2)、PXI矢量信号发生器板卡(3)和信号分析模块(4)安装于PXI机箱(1)，且PXI零槽控制器(2)、PXI矢量信号发生器板卡(3)和信号分析模块(4)均连接PXI总线，所述的PXI矢量信号发生器板卡(3)发射测距模拟器信号所需的激励信号，通过环形器(5)后进入测距模拟器，环形器(5)将测距模拟器的应答信号接出并进入PXI信号分析模块(4)，同时PXI矢量信号发生器板卡(3)发射触发同步信号给信号分析模块(4)作为激励信号和应答信号的参考。
所述PXI矢量信号发生器板卡(3)编辑的激励信号的脉冲波形为：前沿宽度小于1.6μs(10％～90％幅度)，从0.05幅度～0.3幅度一段是线性上升的；在下降沿，保持半幅度点脉冲宽度为3.5μs，波形是的cos/cos2形状，发射周期的双脉冲信号。
所述的PXI信号分析模块(4)包括本振源板卡、下变频板卡和中频数字化板卡；激励信号经本振源板卡和下变频板卡混频下变频后由中频数字化板卡进行中频采集；在采集应答信号时，根据应答信号的特点，根据GJB6277-2008偏离激励信号的中心频率63MHz处进行信号采集。
所述的PXI零槽控制器(2)控制PXI矢量信号发生器板卡(3)和PXI信号分析模块(4)，设置PXI矢量信号发生器板卡(3)的发射频率和发射电平，将编辑的激励信号波形加载入PXI矢量信号发生器板卡(3)的IQ调制器，设置PXI信号分析模块(4)的采集中心频率、参考电平、采样速率和采样点参数，对采集得到的激励信号和应答信号进行波形处理，得到测量结果，并判断测距模拟器的技术指标是否满足要求，最终生成测试报告。
所述的PXI矢量信号发生器板卡(3)为NI公司的信号发生器PXIE-5673E，该设备的宽带调制器具有良好的相位平衡性，本底噪声可达-150dBm/Hz，保证了IQ调制产生的基带信号调制完成后的频域完整性。
所述的PXI信号分析模块(4)内采用的本振源板卡为NI公司的PXIe-5653，该设备输出的本振信号可到达26.5GHz；采用的下变频板卡为NI公司的PXIe-5606，该设备的变频带宽可达到765MHz，变频的射频载波频率达到26.5GHz；使用的中频数字化板卡为NI公司的PXIe-5624R，该设备的采样速率可达2GHz,数字化分辨率可达12比特，保证采集波形的完整性和分辨力。
当测距模拟器所需的激励信号功率大于PXI矢量信号发生器板卡(3)最大输出功率时，在PXI矢量信号发生器板卡(3)输出端口增加功率放大器，提高PXI矢量信号发生器板卡(3)的输出功率。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用仪器自动控制技术搭建了一套自动校准装置，将多台仪器集成在了一台PXI机箱内，同时该机箱内含零槽控制器，包含自动测试软件，体积轻便，携带方便，可用于进行现场测试。
2、本发明采用中频替代射频采集的方法完成了信号的测量，由于其使用的采集带宽远远窄于原先示波器采集的带宽，因此测量过程中信号的底噪更低，半幅点的定位更为准确，测量结果准确度也更高。
3、由于激励信号和应答信号的频率之间存在一个63MHz的频率差，直接同时采集两路信号的采集带宽至少为63MHz，本发明采用以同步信号为参考的方法进行测量，分别测量激励信号、应答信号与同步信号之间的延时时间差，采集带宽则不需要同时覆盖两路信号，只需覆盖单路信号的带宽，可以将底部噪声压缩的更低，进一步提高了测量准确度。
附图说明
图1是本发明的***测试连接图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种测距模拟器校准装置，该***基于PXI总线的***架构，节省了***体积，集成了测试功能，并提高了校准准确度，使测距模拟器的各项参数能够最终溯源至国家标准。
为了实现上述目的，如图1所示，本发明包括：***由PXI机箱(1)，PXI零槽控制器(2)、PXI矢量信号发生器板卡(3)、信号分析模块(4)，环形器(5)。
所述的PXI矢量信号发生器板卡(3)负责发射测距模拟器信号所需的激励信号，编辑PXI矢量信号发生器板卡(3)的激励信号的脉冲波形为，前沿宽度小于1.6μs(10％～90％幅度)，从0.05幅度～0.3幅度一段是线性上升的；在下降沿，保持半幅度点脉冲宽度为3.5μs，波形是的cos/cos2形状，发射周期的双脉冲信号。在实际应用中，当测距模拟器所需的激励信号功率大于PXI矢量信号发生器板卡(3)最大输出功率时，在输出端口增加功率放大器，提高PXI矢量信号发生器板卡(3)的输出功率。同时PXI矢量信号发生器板卡(3)发射触发同步信号给PXI矢量信号发生器板卡(3)作为激励信号和应答信号的参考。
所述的PXI信号分析模块(4)包括本振源板卡、下变频板卡、中频数字化板卡。激励信号经本振源板卡、下变频板卡混频下变频后由中频数字化板卡进行中频采集。在采集应答信号时，根据应答信号的特点，应根据GJB6277-2008偏离激励信号的中心频率63MHz处进行信号采集。
所述的PXI零槽控制器(2)负责控制PXI矢量信号发生器板卡(3)、PXI信号分析模块(4)，设置PXI矢量信号发生器板卡(3)的发射频率和发射电平，将编辑的激励信号波形加载入PXI矢量信号发生器板卡(3)的IQ调制器。设置PXI信号分析模块(4)的采集中心频率、参考电平、采样速率、采样点参数，对采集得到的激励信号和应答信号进行波形处理，得到测量结果，并判断测距模拟器的技术指标是否满足要求，最终生成测试报告。
所述的环形器(5)负责将测距模拟器的应答信号接出进入PXI信号分析模块(4)。
本发明的校准方法用以测量测距模拟器的距离延时，其解决问题所采用的技术方案包括以下步骤：
第一步骤：按图1连接设备，将PXI矢量信号发生器板卡(3)的射频输出端口、信号分析模块(4)的射频输入端口、测距模拟器的射频端口连接环形器(5)，将PXI矢量信号发生器板卡(3)触发输出端口连接至信号分析模块(4)的触发输入端口。
第二步骤：利用PXI零槽控制器(2)控制PXI矢量信号发生器板卡(3)输出符合测距要求的激励信号。
第三步骤：将信号分析模块(4)的分析的中心频率点设置为激励信号的中心频率，中频带宽设置在1MHz至10MHz范围内，采集激励信号，测量激励信号上升时间的半幅点至触发同步信号的时间延时t1。
第四步骤：将信号分析模块(4)的分析的中心频率点设置为测距模拟器应答信号的中心频率，中频带宽设置在1MHz至10MHz范围内z，采集应答信号，测量应答信号上升时间的半幅点至触发同步信号的时间延时t2。
第五步骤：计算应答信号与激励信号之间的时间延时△t＝t2-t1。
第六步骤：将延时时间换算为距离参数距离S＝电磁波传输速度V*(△t-固有延迟t0)/2，其中固有延迟t0为模拟器本身0距离时存在的延时，根据不同的模式，是一个固定值。
所述的PXI矢量信号发生器板卡(3)为NI公司的信号发生器PXIE-5673E，该设备的宽带调制器具有良好的相位平衡性，本底噪声可达-150dBm/Hz，保证了IQ调制产生的基带信号调制完成后的频域完整性。
所述的PXI信号分析模块(4)内使用的本振源板卡为NI公司的PXIe-5653，该设备输出的本振信号可到达26.5GHz。使用的下变频板卡为NI公司的PXIe-5606，该设备的变频带宽可达到765MHz，变频的射频载波频率可达到26.5GHz。使用的中频数字化板卡为NI公司的PXIe-5624R，该设备的采样速率可达2GHz,数字化分辨率可达12比特，保证采集波形的完整性和分辨力。图1示出了本发明的***测试连接图，PXI矢量信号发生器板卡(3)的射频输出端口、信号分析模块(4)的射频输入端口、测距模拟器的射频端口连接环形器(5)三个端口，PXI矢量信号发生器板卡(3)触发输出端口连接至信号分析模块(4)的触发输入端口，PXI零槽控制器(2)、PXI矢量信号发生器板卡(3)、信号分析模块(4)，集成在PXI机箱内，PXI零槽控制器(2)通过PXI总线控制PXI矢量信号发生器板卡(3)、信号分析模块(4)。
以上描述仅是本发明的一个具体实例，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可在不背离本发明原理的情况下，进行形式上和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于PXI结构的测距模拟器校准装置，包括PXI机箱(1)、PXI零槽控制器(2)、PXI矢量信号发生器板卡(3)、信号分析模块(4)和环形器(5)，其特征在于：
所述PXI零槽控制器(2)、PXI矢量信号发生器板卡(3)和信号分析模块(4)安装于PXI机箱(1)，且PXI零槽控制器(2)、PXI矢量信号发生器板卡(3)和信号分析模块(4)均连接PXI总线，所述的PXI矢量信号发生器板卡(3)发射测距模拟器信号所需的激励信号，通过环形器(5)后进入测距模拟器，环形器(5)将测距模拟器的应答信号接出并进入PXI信号分析模块(4)，同时PXI矢量信号发生器板卡(3)发射触发同步信号给信号分析模块(4)作为激励信号和应答信号的参考。
2.根据权利要求1所述的基于PXI结构的测距模拟器校准装置，其特征在于：
所述PXI矢量信号发生器板卡(3)编辑的激励信号的脉冲波形为：前沿宽度小于1.6μs，从0.05幅度～0.3幅度一段是线性上升的；在下降沿，保持半幅度点脉冲宽度为3.5μs，波形是的cos/cos2形状，发射周期的双脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的基于PXI结构的测距模拟器校准装置，其特征在于：
所述的PXI信号分析模块(4)包括本振源板卡、下变频板卡和中频数字化板卡；激励信号经本振源板卡和下变频板卡混频下变频后由中频数字化板卡进行中频采集；在采集应答信号时，根据应答信号的特点，根据GJB6277-2008偏离激励信号的中心频率63MHz处进行信号采集。
4.根据权利要求1所述的基于PXI结构的测距模拟器校准装置，其特征在于：
所述的PXI零槽控制器(2)控制PXI矢量信号发生器板卡(3)和PXI信号分析模块(4)，设置PXI矢量信号发生器板卡(3)的发射频率和发射电平，将编辑的激励信号波形加载入PXI矢量信号发生器板卡(3)的IQ调制器，设置PXI信号分析模块(4)的采集中心频率、参考电平、采样速率和采样点参数，对采集得到的激励信号和应答信号进行波形处理，得到测量结果，并判断测距模拟器的技术指标是否满足要求，最终生成测试报告。
5.根据权利要求1所述的基于PXI结构的测距模拟器校准装置，其特征在于：
所述的PXI矢量信号发生器板卡(3)为NI公司的信号发生器PXIE-5673E，本底噪声可达-150dBm/Hz，保证了IQ调制产生的基带信号调制完成后的频域完整性。
6.根据权利要求1所述的基于PXI结构的测距模拟器校准装置，其特征在于：
所述的PXI信号分析模块(4)内采用的本振源板卡为NI公司的PXIe-5653，该设备输出的本振信号可到达26.5GHz；采用的下变频板卡为NI公司的PXIe-5606，该设备的变频带宽可达到765MHz，变频的射频载波频率达到26.5GHz；使用的中频数字化板卡为NI公司的PXIe-5624R，该设备的采样速率可达2GHz,数字化分辨率可达12比特，保证采集波形的完整性和分辨力。
7.根据权利要求1所述的基于PXI结构的测距模拟器校准装置，其特征在于：
当测距模拟器所需的激励信号功率大于PXI矢量信号发生器板卡(3)最大输出功率时，在PXI矢量信号发生器板卡(3)输出端口增加功率放大器，提高PXI矢量信号发生器板卡(3)的输出功率。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114088978A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-25 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种基于pxi结构的塔康信号速度参数的校准方法及装置 |
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| CN114088978A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-25 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种基于pxi结构的塔康信号速度参数的校准方法及装置 |
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