CN102829797B - 一种基于pxi合成仪器的塔康模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器，其特征在于：包括有用于生成基带信号的计算机，所述计算机的输出端依次连接有模块化矢量信号发生器、环流器和模块化矢量信号分析仪，所述模块化矢量信号分析仪的输出端连接至模块化矢量信号发生器的触发信号输入端，所述环流器还连接有双向固定衰减器。本发明采用合成仪器技术，即采用通用的PXI模块化仪器作为硬件平台，系统中的计算机通过PXI总线对模块化仪器进行管理和控制，在计算机中编写软件算法形成塔康模拟器软件模块与现有的台式塔康模拟器相比，具有体积小、重量轻、功能强大、性价比高、可维护性高的优点。本发明作为一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器广泛应用在航空机载设备检测领域中。

Description

一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器

技术领域

本发明涉及一种塔康模拟器，尤其是一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器。

背景技术

塔康（TACAN）又称战术空中导航系统（Tactical Air Navigation System），是为适应舰载、移动台开发的军用战术空中导航系统。是由相互配套的地面信标台和机载塔康设备组成的极坐标定位系统。目前国内外的主流军机均装备有该系统，并将在很长段时间内，作为其重要的导航设备之一。航空技术的发展，需要机载设备维护也要跟得上步伐，传统的塔康测试设备都是台式仪器。用这种方法实现的塔康测试设备体积大、不便于携带和操控，成本高、不便于升级。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为航空机载设备测试用户提供一套体积小、重量轻、功能强大、性价比高、可维护性高、适应现代航空发展需要的用于塔康机载设备测试的模拟器。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器，包括用于生成基带信号的计算机，所述计算机的输出端依次连接有模块化矢量信号发生器、环流器和模块化矢量信号分析仪，所述模块化矢量信号分析仪的输出端连接至模块化矢量信号发生器的触发信号输入端，所述环流器还连接有双向固定衰减器。

进一步，所述模块化矢量信号发生器包括有依次连接的IQ信号发生器和上变频器，所述计算机的输出端和模块化矢量信号分析仪输出端均连接至IQ信号发生器的输入端，所述上变频器的输出端连接至环流器的输入端。

进一步，所述模块化矢量信号分析仪包括下变频器和数字化仪，所述下变频器的一输出端连接到数字化仪的输入端，所述下变频器的另一输出端分别连接到IQ信号发生器的触发信号输入端和数字化仪的触发信号输入端，所述下变频器的输入端连接到环流器的输出端。

进一步，其信号的输出和输入是利用操作系统的软件算法进行控制的。

进一步，所述操作系统为WINDOWS操作系统。

本发明的有益效果是：本发明采用通用的PXI模块化仪器作为硬件平台，系统中的计算机通过PXI总线对模块化仪器进行管理和控制，在计算机中编写软件算法形成塔康模拟器软件模块，实现的塔康模拟器是现有台式模拟器体积的1/2，重量是现有台式模拟器重量的1/2，模块化仪器硬件方便升级，在WINDOWS系统下编写和运行的软件升级方便，且内部功能模块出现故障时只需用良好的功能模块替换故障的功能模块即可使模拟器恢复正常工作，维修时间短。

附图说明

图1、一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器的结构框图；

图2、15Hz与135Hz正弦波相加的方位包络信号波形图；

图3、主脉冲群、辅脉冲群、随机脉冲对群的叠加波形图；

图4、塔康方位基带信号波形图；

图5、随机脉冲对群波形图；

图6、询问脉冲对、应答脉冲对与随机脉冲对群波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参照图1，一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器，包括用于生成基带信号的计算机，所述计算机的输出端依次连接有模块化矢量信号发生器、环流器和模块化矢量信号分析仪，所述模块化矢量信号分析仪的输出端连接至模块化矢量信号发生器的触发信号输入端，所述环流器还连接有双向固定衰减器。所述双向固定衰减器的双向工作增益为40dB，所述双向固定衰减器的另一输入输出端作为塔康模拟器与机载设备的通信端口。

进一步作为优选的实施方式，所述模块化矢量信号发生器包括有依次连接的IQ信号发生器和上变频器，所述计算机的输出端和模块化矢量信号分析仪输出端均连接至IQ信号发生器的输入端，所述上变频器的输出端连接至环流器的输入端。 

进一步作为优选的实施方式，所述模块化矢量信号分析仪包括下变频器和数字化仪，所述下变频器的一输出端连接到数字化仪的输入端，所述下变频器的另一输出端分别连接到IQ信号发生器的触发信号输入端和数字化仪的触发信号输入端，所述下变频器的输入端连接到环流器的输出端。

进一步作为优选的实施方式，其信号的输出和输入是利用操作系统的软件算法进行控制的。

进一步作为优选的实施方式，所述操作系统为WINDOWS操作系统。

参照图1，其中IF OUT为中频信号输出，中频信号由射频输入信号（RF IN）经过下变频器变频处理得到；Video Out为下变频器中检波器的输出信号，塔康询问脉冲对信号输入下变频器后，从Video Out输出低频TTL脉冲信号，用于触发其他模块；TrigIn为触发信号输入端口，用于接收触发信号，与其他模块同步。

参照图2至图6，塔康模拟器的方位模拟、距离模拟的实现原理及其算法如下：

方位模拟：

1）、构造方位包络信号波形数据

构造一个周期的15Hz波形的正弦波，其初始相位为φ15Hz （公式1），然后构造一个包含9个周期的135Hz正弦波，其初始相位为φ135Hz（公式2），将两个波形相加得到包络信号，如图2所示，计算公式见公式3：

φ15Hz = 360 –φs                             （公式1）

φ135Hz = 360 - ((φs%40) DIV 40)*360        　（公式2）

式中，φs为模拟的塔康方位，φ15Hz为主基准脉冲群第10个脉冲在15Hz包络中的相位，提供粗方位信息,φ135Hz为辅基准脉冲群第11个脉冲在135Hz包络中的相位，提供精方位信息。

S(t) = A0 + A1*sin(2πft +φ15Hz) + A2*sin(2π9ft +φ135Hz)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （公式3）

式中，f=15Hz，A0为直流成分，A1、A2分别为15Hz正弦包络和135Hz正弦包络的幅度。

2）、构造主基准脉冲群和8组辅基准脉冲群，中间填充约120组脉冲对，如图3所示。

3）、利用调幅方式将包络信号调制到脉冲群上，得到塔康方位基带信号，如图4所示。

4）、通过IQ信号发生器输出构造好的基带信号

将基带信号波形数据下载至模块化矢量信号发生器的IQ信号发生器的板载内存中，连续输出基带信号波形。

5）、通过上变频器将基带信号调制到载波上

通过上变频器将IQ信号发生器输出的基带信号调制到载波上，产生塔康方位信号。

距离模拟：

1)、构造随机脉冲对群，约2700对/秒，如图5所示。

2)、将模拟的距离D换算成延时，算法如公式4所示：

△t = 50uS + (D*2)/C                            (公式4)

式中，△t为应答脉冲对的延时时间，D为模拟的距离，C为光速。

3)、将随机脉冲序列加载至模块化矢量信号发生器的IQ信号发生器的板载内存中。

4)、利用矢量信号分析仪对询问脉冲对进行下变频后，检波出低频询问脉冲对信号，该低频询问脉冲对信号作为模块化矢量信号发生器的触发源。机载设备每发出一次询问就触发模块化矢量信号发生器输出应答脉冲对，该应答脉冲对插入在随机脉冲对群中，如图6所示。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器，其特征在于：包括用于生成基带信号的计算机，所述计算机的输出端依次连接有模块化矢量信号发生器、环流器和模块化矢量信号分析仪，所述模块化矢量信号分析仪的输出端连接至模块化矢量信号发生器的触发信号输入端，所述环流器还连接有双向固定衰减器；所述模块化矢量信号发生器包括有依次连接的IQ信号发生器和上变频器，所述计算机的输出端和模块化矢量信号分析仪输出端均连接至IQ信号发生器的输入端，所述上变频器的输出端连接至环流器的输入端；所述模块化矢量信号分析仪包括有下变频器和数字化仪，所述下变频器的一输出端连接到数字化仪的输入端，所述下变频器的另一输出端分别连接到IQ信号发生器的触发信号输入端和数字化仪的触发信号输入端，所述环流器的输出端连接到下变频器的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器，其特征在于：其信号的输出和输入是利用操作系统的软件算法进行控制的。

3.根据权利要求2所述的一种基于PXI合成仪器的塔康模拟器，其特征在于：所述操作系统为WINDOWS操作系统。