CN102565768A - 基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件 - Google Patents
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Abstract
基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，本发明涉及一种航空电子设备检测仪器，尤其涉及一种无线电高度表检测仪的信号模拟器组件，本发明由于延迟线有多条，并增设了数控电调衰减器，还包括用于选择切换无线电射频信号行经不同延迟线的单刀多掷开关；还包括用于选择切换无线电射频信号是否行经延迟线路径还是绕过、变频、滤波处理元器件路线的直通路路径的单刀双掷开关；所述单刀多掷开关和单刀双掷开关以及数控电调衰减器分别与微控制单元电连接。本发明由于采用了模块化设计，将多条可进行不同时间延迟的延迟线配置在一套组件上，并通过MCU微控制单元控制单刀多掷开关进行选择和切换，与现有技术相比，由于可进行程序自动控制和切换，提高了检测的效率，实现了自动化。
Description
技术领域
本发明涉及一种航空电子设备检测仪器，尤其涉及一种无线电高度表检测仪的信号模拟器组件。
背景技术
无线电高度表是测量飞机到地面垂直距离用的机载无线电设备，是重要的飞行器仪表之一。它由发射、接收装置和显示器组成。它向地面发射无线电波，经地面反射后再被接收，即可计算出飞行高度。
对上述这种无线电高度表进行检测的仪器称为无线电高度表检测仪，其中很重要的一个组成部分为信号模拟器组件，其功能是对无线电高度表发射的信号进行射频延时和射频衰减处理，然后再反馈给无线电高度表的接收，以模拟实际飞行过程中无线电发射到地面并反射的情形，从而测量无线电高度表的距离精度、灵敏度及其它性能参数。
传统的无线电高度表检测仪用信号模拟器组件，包括衰减器、变频器、滤波器、延迟线等元器件连接组成的电路，每个信号模拟器都是采用固定规格的上述各种元器件，仅能模拟一个高度值，因此在进行检测过程中，需要不断的更换信号模拟器，以对无线电射频信号进行不同程度的信号处理，模拟出不同的高度，例如模拟高度为500米时，须使用延迟时间为3333ns的信号模拟器，模拟高度为5000米时，必须更外另外一个专用的、相应延迟时间为33333ns的信号模拟器，这就导致检测操作繁琐、效率低、误差大等缺陷；另外，传统的信号模拟器所用的延迟线为同轴电缆或光缆，其存在着延时精度低、体积和重量大、使用不便的问题，导致这种信号模拟器无法集成在综合测试设备中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可程控操作、同一组件可模拟多个高度的高精度和高效率的无线电高度表检测仪用信号模拟器组件。
为解决上述问题，本发明的信号模拟器组件包括依次串联的下述元器件：用于提供变频信号源的微波振荡器；用于对无线电射频信号进行固定功率衰减的限幅衰减器；用于将无线电射频信号高频变低频的下变频器；用于对无线电射频信号进行窄带滤波的窄带滤波器；用于对无线电射频信号进行延迟的延迟线；用于对延迟后的无线电射频信号进行放大的放大器一；用于对无线电射频信号进行宽带滤波的宽带滤波器；用于对无线电射频信号进行方法的放大器二；它还包括与下变频器和上变频器连接、并为其提供变频信号源的微波振荡器，以及与数控电调衰减器相连接并控制其衰减量的微控制单元；其特征在于，它还包括最后对无线电射频信号进行可变功率衰减处理的数控电调衰减器；延迟线有多条；还包括用于选择切换无线电射频信号行经不同延迟线的单刀多掷开关；还包括用于选择切换无线电射频信号是否行经延迟线路径还是绕过、变频、滤波处理元器件路线的直通路路径的单刀双掷开关；所述单刀多掷开关和单刀双掷开关以及数控电调衰减器分别与微控制单元电连接。
所述延迟线为声表面波延迟线。
所述微波振荡器的本振频率为5100MHz。
所述延迟线有2-6条。
所述限幅衰减器的衰减幅度为30dB。
所述数控电调衰减器的衰减幅度为110dB。
所述下变频器的变频幅度为4.3GHz到800MHz。
所述上变频器的变频幅度为到800MHz到4.3GHz。
所有元器件及电路被封装在一个机壳内，对外通过射频信号输入口、射频信号输出口和微控制单元I/O标准接口进行连接。
上述所有元器件及电路被封装在一个机壳内，对外通过射频信号输入口、射频信号输出口和微控制单元I/O标准接口进行连接。
本发明的信号模拟器组件，由于采用了模块化设计，将多条可进行不同时间延迟的延迟线配置在一套组件上，并通过MCU微控制单元控制单刀多掷开关进行选择和切换，同时还通过控制器对使无线电射频信号仅经过限幅衰减器及数控电调衰减器（直通路）进行0高度的模拟，因此，与现有技术相比，由于可进行程序自动控制和切换，省略了检测过程中更换信号模拟器等操作，提高了检测的效率，实现了自动化；另外，由于本发明信号模拟器采用了声表面波延迟线，与现有技术的同轴电缆或光缆延迟线相比，具有重量轻、体积小的特点，是实现一套组件带有多大6条延迟线的重要保证，实现了集成化；而且声表面波延迟线还具有延迟精度高、可靠性高的优点，从而有助于提高整个信号模拟器组件的精度和精巧化、小型化。自动化、集成化、小型化、高精度是本发明的特点，使得它非常适于配置在飞机电子设备自动测试系统的测试适配器内部程控操作应用。
附图说明
图1是本发明信号模拟器组件的结构示意图；
图2是本发明声表面波延迟线的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例的信号模拟器组件如图1所示，它包括依次串联的下述元器件：用于提供变频信号源的微波振荡器；用于对无线电射频信号进行固定功率衰减的限幅衰减器；用于将无线电射频信号高频变低频的下变频器；用于对无线电射频信号进行窄带滤波的窄带滤波器；用于对无线电射频信号进行延迟的延迟线；用于对延迟后的无线电射频信号进行放大的放大器一；用于对无线电射频信号进行宽带滤波的宽带滤波器；用于对无线电射频信号进行方法的放大器二；用于对无线电射频信号进行可变功率衰减处理的数控电调衰减器；它还包括与下变频器和上变频器连接、并为其提供变频信号源的微波振荡器，以及与数控电调衰减器相连接并控制其衰减量的微控制单元；延迟线有六条；还包括用于选择切换无线电射频信号行经不同延迟线的单刀六掷开关，所述单刀六掷开关与所述微控制单元电连接；还包括用于选择切换无线电射频信号是否行经延迟线路径还是绕过、变频、滤波处理元器件路线的直通路路径的单刀双掷开关，所述单刀双掷开关与所述微控制单元电连接。微控制单元带有与可与通讯的标准数字I/O接口。
上述延迟线为声表面波延迟线；放大器有两个，分别连接在延迟线下游和宽带滤波器下游；微波振荡器产生的微波信号为5100MHz；限幅衰减器的衰减幅度为30dB；数控电调衰减器的衰减幅度为110dB；下变频器的变频幅度为4.3GHz到800MHz，上变频器的变频幅度为800MHz到4.3GHz。上述所有元器件及电路被封装在一个机壳内，对外通过射频信号输入口、射频信号输出口和微控制单元I/O标准接口进行连接。
实际工作时，来自无线电高度表发射天线插座的射频调制信号（载波频率值为4300MHz微波频率、峰值脉冲功率为数十dBm的脉冲调制波或平均功率为数W的调频波信号），经特定长度的天线电缆引入后，首先经过能承受较大功率的射频固定衰减器，将功率衰减（30dB）到后级电子元件可以承受的范围；单刀双掷开关可在微控制单元（MCU）产生的射频开关触点选择控制信号的控制下，在直通路和延迟路之间切换；单刀双掷开关在延迟路状态下，无线电射频信号先经过下变频器（本振频率为5100MHz），将4300MHz的射频下变频到800MHz；然后经窄带滤波器（LPF）对射频信号进行低通窄带滤波；然后经过六条延迟线中的一条，延迟线的导通由单刀六掷开关进行选择切换，单刀六掷开关的动作由微控制单元（MCU）的控制信号进行控制；无线电射频信号经延迟线进行时间延迟后，经放大器一放大，至上变频器以将信号频率由800MHz变回到最初的4.3GHz，，再经宽带滤波器进行宽带滤波，经放大器二进行放大调理，最后通过数控电调衰减器进行衰减，数控电调衰减器在微控制单元（MCU）的控制信号下工作，以对经不同延迟线的、延迟的时间不同的信号进行不同程度的衰减控制，更好的模拟真实信号；最后信号经输出端口输出送往无线电高度表接收端。微控制单元控制将单刀双掷开关切换在直通路时，无线电射频信号仅通过限幅衰减器和数控电调衰减器，绕过了中间的元器件，此时，没有任何的延迟，模拟的是0高度。为保证电磁屏蔽效果，所有元器件及电路被封装在一个机壳内，对外通过射频信号输入口、射频信号输出口和微控制单元I/O标准接口进行连接。
上述模拟器组件内的有源电路器件所需的工作电压为±12V、±5V，由其内或外置的电源模块提供；其中微控制单元（MCU）接收（读取）外部送来的TTL电平形式的延迟线选择（单刀六掷开关的切换）和衰减量控制（数控电调衰减器）信号，对这几个元器件进行控制。
本实施例中使用的延迟线为声表面波延迟线，其原理结构如图2所示，它包括一块压电基片1、在压电基片上沿声表面波传播方向的输入端、输出端分别设置输入换能器2和输出换能器3。这种延迟线性能稳定、无需调试，可以批量生产，生产成本低。
声表面波延迟线的工作原理如下，射频信号送入声表面波延迟线后，由于压电效应，被输入换能器转换为声波信号，然后沿着压电基片声媒质表面传播，到达输出换能器时，由于逆压电效应，被转换成电信号。在此过程中，信号在延迟线中传播需要一定的时间，因此形成了信号的“延迟”，模拟了实际飞机运行时无线电信号发射到地面并反射回来的时间消耗过程；输入换能器和输出换能器之间延迟线的长度除以信号在其中的传播速度，就是延迟时间；由于声表面波在压电基片声媒质中的传播速度远小于电磁波在同轴电缆或光波在光缆中的传播速度，并且具有更好的精度，因此需要的延迟线较短，即整个延迟线部件的体积小、重量轻，并使得多条延迟线几种在一套信号模拟器组件上（切换选用）成为可能，也使得整个信号模拟器组件易于实现小型化、轻型化，并方便使高度表的检测与飞机其它电子设备的检测仪器集成进行综合测试，例如用于配置在飞机电子设备自动测试系统的测试适配器内部程控操作应用。
上述实施例中的延迟线是6条，模拟高度值多达7个（直通路模拟0高度），可用于高空和低空无线电高度表的检测；所用的单刀多掷开关为六掷；实践中根据实际需要，也可以更多或更少，单刀多掷开关也相应的换成其它规格；各种元器件的参数可以根据实际需要进行设计和选用，这些都在本发明的保护范围之内。
本发明的信号模拟器组件，由于采用了模块化设计，将多条延迟线集成配置在一套组件上，并通过MCU微控制单元控制单刀多掷开关进行选择和切换，同时还通过控制器对使无线电射频信号仅经过限幅衰减器及数控电调衰减器（直通路）进行0高度的模拟，因此，与现有技术相比，实现了自动化的控制和切换，省略了检测过程中更换延迟线等操作，提高了检测的效率；另外，由于本发明信号模拟器采用了声表面波延迟线，与现有技术的同轴电缆或光缆延迟线相比，具有重量轻、体积小的特点，是实现一套组件带有多大6条延迟线的重要保证；采用了数控电调功率衰减器，功率衰减范围大、适用范围广；而且，声表面波延迟线还具有延迟精度高、可靠性高的优点，从而有助于提高整个信号模拟器组件的精度和精巧化、小型化。本发明的信号模拟器组件由于实现了程控自动化和小型集成化，因此特别适于配置在飞机电子设备自动测试系统（ATE）的测试适配器内部程控操作应用。
Claims (9)
1.一种基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，它包括依次串联的下述元器件：用于提供变频信号源的微波振荡器；用于对无线电射频信号进行固定功率衰减的限幅衰减器；用于将无线电射频信号高频变低频的下变频器；用于对无线电射频信号进行窄带滤波的窄带滤波器；用于对无线电射频信号进行延迟的延迟线；用于对延迟后的无线电射频信号进行放大的放大器一；用于对无线电射频信号进行宽带滤波的宽带滤波器；用于对无线电射频信号进行方法的放大器二；它还包括与下变频器和上变频器连接、并为其提供变频信号源的微波振荡器，以及与数控电调衰减器相连接并控制其衰减量的微控制单元；其特征在于，它还包括最后对无线电射频信号进行可变功率衰减处理的数控电调衰减器；延迟线有多条；还包括用于选择切换无线电射频信号行经不同延迟线的单刀多掷开关；还包括用于选择切换无线电射频信号是否行经延迟线路径还是绕过、变频、滤波处理元器件路线的直通路路径的单刀双掷开关；所述单刀多掷开关和单刀双掷开关以及数控电调衰减器分别与微控制单元电连接。
2.根据权利要求1所述的基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，其特征在于所述延迟线为声表面波延迟线。
3.根据权利要求1所述的基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，其特征在于所述微波振荡器的本振频率为5100MHz。
4.根据权利要求1所述的基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，其特征在于所述延迟线有2-6条。
5.根据权利要求1所述的基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，其特征在于所述限幅衰减器的衰减幅度为30dB。
6.根据权利要求1所述的基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，其特征在于所述数控电调衰减器的衰减幅度为110dB。
7.根据权利要求1所述的基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，其特征在于所述下变频器的变频幅度为4.3GHz到800MHz。
8.根据权利要求8所述的基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，其特征在于所述上变频器的变频幅度为到800MHz到4.3GHz。
9.根据权利要求1所述的基于声表面波延迟线的无线电高度信号模拟器组件，其特征在于所有元器件及电路被封装在一个机壳内，对外通过射频信号输入口、射频信号输出口和微控制单元I/O标准接口进行连接。
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