CN109188375B - 一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统及方法，包括无线电高度表、衰减器、模拟信号发生器和二线检测仪，所述无线电高度表的信号发送接口连接于所述衰减器后传回所述无线电高度表的接收接口，所述无线电高度表的同步信号发射接口连接于所述模拟信号发生器，由所述模拟信号发生器将同步信号转换为视频脉冲信号后连接于所述二线检测仪，由模拟信号发生器对同步信号进行处理，输出模拟高度的视频信号送至二线检测仪，可在0‑8000m的高度范围上连续可调。本发明节省了检测设备成本，可实现高度变化的连续可调测试，提高了工作效率。

Description

一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统及方法
技术领域
本发明涉及无线电高度计测试领域，具体的说是一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统及方法。
背景技术
无线电高度表是飞行器控制系统中的重要对地高度参考设备，它的作用是测量飞机距离地面的真实高度，由收发机、天线和指示器组成，通过向地面发射无线电波，接收回波获取传播时间从而得到高度。
传统无线电高度表模拟高度采用连接不同长度射频电缆模拟不同高度进行测试或采用不同微波延迟线模拟不同高度进行测试。上述测试方法的缺陷是无法模拟0～6000m(精度为0.5m)所有高度、无法进行高度连续变化且设备投入成本随所选择的高度选择值个数增大；另外由于测试过程中选择不同的高度值，需要频繁的更换电缆或微波延迟线，易造成射频连接头的损坏，降低设备的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提出了一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统及方法，解决了传统无线电高度表模拟高度测试中成本大、需要频繁更换电缆、无法对高度连续测试的问题。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统，包括无线电高度表、衰减器、模拟信号发生器和二线检测仪，所述无线电高度表的信号发送接口连接于所述衰减器后传回所述无线电高度表的接收接口，所述无线电高度表的同步信号发射接口连接于所述模拟信号发生器，由所述模拟信号发生器将同步信号转换为视频脉冲信号后连接于所述二线检测仪。
所述模拟信号发生器包括第一芯片、第二芯片、第三芯片与三极管,所述第一芯片输入同步信号，进行限幅整形后输出方波信号，所述第一芯片连接于所述第二芯片，所述第二芯片外接有RC振荡电路，所述第二芯片输出信号连接于所述第三芯片进行与非运算输出，所述第三芯片连接于所述三极管，所述三极管作为射极跟随器输出模拟视频信号。
所述第一芯片的1脚连接于所述第一芯片的2脚，所述第一芯片的1脚连接有第一二极管的负极，所述第一二极管的正极接地，所述第一芯片的1脚连接有第一电阻后接入同步信号，所述第一芯片的1脚连接有第二电阻后接地，所述第一芯片的1脚还连接有第二二极管的正极后串接有第三电阻和第二电容后连接于所述第二芯片的6脚，所述第一芯片的3脚连接于所述第一芯片的9脚和10脚，所述第一芯片的8脚连接于所述第二芯片的2脚，所述第二二极管的负极连接DC5V，所述第三电阻远离所述第二二极管的一端连接于所述第二芯片的7脚，所述第二芯片的14脚与15脚并联有第四电容，所述第二芯片的14脚连接有第五电容后连接有第一开关后连接回所述第二芯片的14脚，所述第二芯片的14脚连接有第五电阻后串接有第一滑动电阻与第二滑动电阻后连接DC15V，所述第二芯片的9脚连接于所述第二芯片的13脚，所述第二芯片的10脚与11脚相连后连接有第四电阻后连接DC5V，所述第二芯片的12脚连接于所述第三芯片的1脚，所述第三芯片的3脚连接有第六电阻与第七电容的一端，所述第三芯片的3脚连接于所述三极管的基极，所述第六电阻远离所述第三芯片的一端与所述第七电容远离所述第三芯片的一端相连后连接有第七电阻后连接DC15V，所述第七电阻远离DC15V的一端连接于所述三极管的集电极，所述三极管的射极连接有第八电阻后接地，所述三极管的射极连接有第二开关后输出视频信号。
所述第一芯片为与非门芯片，型号为54LS00，所述第二芯片为双单稳态多谐振荡器芯片，型号为54LS221，所述第三芯片为与非门芯片，型号为54LS26。
一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的方法，包括步骤：
a)无线电高度表工作时产生同步信号经高度表对外接口送出；
b)模拟信号发生器先将同步信号进行限幅、整形，转换为方波信号；
c)方波信号经过双单稳态多谐振荡器，通过调节外部可变电阻，将方波信号改变为周期一定，脉宽可调的中间信号；
d)中间信号经过与非门和射极跟随器输出视频信号；
e)计算视频信号脉冲与同步信号脉冲之间的脉宽时间可计算得到模拟高度变化。
本发明的有益效果是：
本发明通过采用同步信号激励产生无线电模拟高度的方法，实现0～8000m高度信号的模拟，在不需要反复重新连接产品情况下，使高度信号在0～8000m连续可调，且精度达到0.5m，大大提高了测试设备的可靠性；
本发明节省了传统模拟高度测试中需要投入的设备成本，简化了操作流程，提高了测试效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的传统模拟高度测试系统连接图；
图2为本发明的系统连接图；
图3为本发明的模拟信号发生器电路图；
图4为本发明的波形示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1所示的传统模拟高度测试系统连接图：
无线电高度表发射接口连接衰减器后连接不同长度的射频电缆或微波延迟线，模拟实际工作中无线电波在空气中进行传播的过程，经过射频电缆或微波延迟线后的无线电波传送至无线电高度表的接收端口，无线电高度表连接二线检测仪，由二线检测仪测量收发信号之间的脉宽时间，脉宽时间随着测试的模拟高度的增加而增加。传统测量方式中，不同高度的测试需要匹配不同程度的射频电缆或微波延迟线，测试成本高，测试步骤繁琐。
如图2所示，一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统，包括无线电高度表、衰减器、模拟信号发生器和二线检测仪，所述无线电高度表的信号发送接口连接于所述衰减器后传回所述无线电高度表的接收接口，所述衰减器的作用在于模拟真实情况下无线电波在空气中传播以及经过地面反射后的信号衰减，所述无线电高度表的同步信号发射接口连接于所述模拟信号发生器，由所述模拟信号发生器将同步信号转换为视频脉冲信号后连接于所述二线检测仪，所述模拟信号发生器的作用在于仅使用可调电阻调节同步信号脉冲与视频信号脉冲之间的脉宽，模拟高度变化，随后输入二线检测仪测量模拟的信号传输延时脉宽，从而模拟不同高度。
如图3所示的模拟信号发生器电路图：
所述模拟信号发生器包括第一芯片U1、第二芯片U2、第三芯片U3与三极管Q1,所述第一芯片U1输入同步信号，进行限幅整形后输出方波信号，所述第一芯片U1连接于所述第二芯片U2，所述第二芯片U2外接有RC振荡电路，所述第二芯片U2输出信号连接于所述第三芯片U3进行与非运算输出，所述第三芯片U3连接于所述三极管Q1，所述三极管Q1作为射极跟随器输出模拟视频信号。
所述第一芯片U1的1脚连接于所述第一芯片U1的2脚，所述第一芯片U1的1脚连接有第一二极管D1的负极，所述第一二极管D1的正极接地，所述第一芯片U1的1脚连接有第一电阻R1后接入同步信号，所述第一芯片U1的1脚连接有第二电阻R2后接地，所述第一芯片U1的1脚还连接有第二二极管D2的正极后串接有第三电阻R3和第二电容C2后连接于所述第二芯片U2的6脚，所述第一芯片U1的3脚连接于所述第一芯片U1的9脚和10脚，所述第一芯片U1的8脚连接于所述第二芯片U2的2脚，所述第二二极管D2的负极连接DC5V，所述第三电阻R3远离所述第二二极管D2的一端连接于所述第二芯片U2的7脚，所述第二芯片U2的14脚与15脚并联有第四电容C4，所述第二芯片U2的14脚连接有第五电容C5后连接有第一开关K1后连接回所述第二芯片U2的14脚，所述第二芯片U2的14脚连接有第五电阻R5后串接有第一滑动电阻RP1与第二滑动电阻RP2后连接DC15V，所述第二芯片U2的9脚连接于所述第二芯片U2的13脚，所述第二芯片U2的10脚与11脚相连后连接有第四电阻R4后连接DC5V，所述第二芯片U2的12脚连接于所述第三芯片U3的1脚，所述第三芯片U3的3脚连接有第六电阻R6与第七电容C7的一端，所述第三芯片U3的3脚连接于所述三极管Q1的基极，所述第六电阻R6远离所述第三芯片U3的一端与所述第七电容C7远离所述第三芯片U3的一端相连后连接有第七电阻R7后连接DC15V，所述第七电阻R7远离DC15V的一端连接于所述三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的射极连接有第八电阻R8后接地，所述三极管Q1的射极连接有第二开关K2后输出视频信号。
进一步地，所述第一芯片U1为与非门芯片，型号为54LS00，所述第二芯片U2为双单稳态多谐振荡器芯片，型号为54LS221，所述第三芯片U3为与非门芯片，型号为54LS26。
进一步地，同步信号是无线电高度计发射出的原始信号，同步信号作为信号起始时间参考，所述第一芯片U1用于将输入的同步信号进行限幅整形，获得方波信号，方波信号送到所述第二芯片U2双单稳态多谐振荡器的输入端1B端口，同时将振荡器输入端1A接地，清零端
Figure BDA0001742782010000051
为5V高电平，输出端1Q与输入端2A直接相连，输入端2B为5V高电平，清零端
Figure BDA0001742782010000052
为5V高电平，1Rext\Cext与1Cext连接固定合适电容后可变电阻以及转换开关，2Rext\Cext与2Cext连接合适固定电容，输出端
Figure BDA0001742782010000053
脉冲信号经与非门54LS26整形后送三极管(射极跟随器)作为模拟高度信号送到无线电高度表的视频信号端口；
如图4所示的波形示意图：
进一步地，1B为由同步信号限幅整形输出的方波信号，1Q为双单稳态多谐振荡器的一个震荡输出端信号，其中1Q的脉冲宽度TW＝0.7RextCext，其中Cext为外接固定电容，Rext为外接可变电阻；
1B信号的上升沿产生1Q信号，1Q信号的下降沿产生2Q信号，由于2Rext\Cext与2Cext连接合适固定电容，
Figure BDA0001742782010000054
脉冲信号脉冲宽度和周期固定，因此，脉冲信号
Figure BDA0001742782010000055
前沿相对于1B方波信号前沿时间差等于1Q脉冲宽度TW，且与外接电阻呈线性变化关系；
进一步地，通过调节所述第一滑动电阻RP1和第二滑动电阻RP2，对脉冲宽度TW进行调节，可配置两个滑动电阻的阻值使其可进行粗调与细调阻值参数，从而模拟0-8000m高度范围内的信号脉宽变化，
Figure BDA0001742782010000056
经过所述第三芯片U3和三极管Q1，三极管Q1作为射极跟随器，将
Figure BDA0001742782010000057
信号转变为二线检测仪所能检测的信号；
高度表的高度计时起始脉冲T0前沿与同步脉冲前沿一致，高度计时停止脉冲T前沿为视频信号脉冲前沿，因此，模拟高度信号就实现了视频信号的模拟，从而实现高度模拟功能。
本发明还提出了一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的方法，包括步骤：
a)无线电高度表工作时产生同步信号经高度表对外接口送出；
b)模拟信号发生器先将同步信号进行限幅、整形，转换为方波信号；
c)方波信号经过双单稳态多谐振荡器，通过调节外部可变电阻，将方波信号改变为周期一定，脉宽可调的中间信号；
d)中间信号经过与非门和射极跟随器输出视频信号；
e)计算视频信号脉冲与同步信号脉冲之间的脉宽时间可计算得到模拟高度变化。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统，其特征在于：包括无线电高度表、衰减器、模拟信号发生器和二线检测仪，所述无线电高度表的信号发送接口连接于所述衰减器后传回所述无线电高度表的接收接口，所述无线电高度表的同步信号发射接口连接于所述模拟信号发生器，由所述模拟信号发生器将同步信号转换为视频脉冲信号后连接于所述二线检测仪；
所述模拟信号发生器包括第一芯片(U1)、第二芯片(U2)、第三芯片(U3)与三极管(Q1),所述第一芯片(U1)输入同步信号，进行限幅整形后输出方波信号，所述第一芯片(U1)连接于所述第二芯片(U2)，所述第二芯片(U2)外接有RC振荡电路，所述第二芯片(U2)输出信号连接于所述第三芯片(U3)进行与非运算输出，所述第三芯片(U3)连接于所述三极管(Q1)，所述三极管(Q1)作为射极跟随器输出模拟视频信号；
所述第一芯片(U1)的1脚连接于所述第一芯片(U1)的2脚，所述第一芯片(U1)的1脚连接有第一二极管(D1)的负极，所述第一二极管(D1)的正极接地，所述第一芯片(U1)的1脚连接有第一电阻(R1)后接入同步信号，所述第一芯片(U1)的1脚连接有第二电阻(R2)后接地，所述第一芯片(U1)的1脚还连接有第二二极管(D2)的正极后串接有第三电阻(R3)和第二电容(C2)后连接于所述第二芯片(U2)的6脚，所述第一芯片(U1)的3脚连接于所述第一芯片(U1)的9脚和10脚，所述第一芯片(U1)的8脚连接于所述第二芯片(U2)的2脚，所述第二二极管(D2)的负极连接DC5V，所述第三电阻(R3)远离所述第二二极管(D2)的一端连接于所述第二芯片(U2)的7脚，所述第二芯片(U2)的14脚与15脚并联有第四电容(C4)，所述第二芯片(U2)的14脚连接有第五电容(C5)后连接有第一开关(K1)后连接回所述第二芯片(U2)的14脚，所述第二芯片(U2)的14脚连接有第五电阻(R5)后串接有第一滑动电阻(RP1)与第二滑动电阻(RP2)后连接DC15V，所述第二芯片(U2)的9脚连接于所述第二芯片(U2)的13脚，所述第二芯片(U2)的10脚与11脚相连后连接有第四电阻(R4)后连接DC5V，所述第二芯片(U2)的12脚连接于所述第三芯片(U3)的1脚，所述第三芯片(U3)的3脚连接有第六电阻(R6)与第七电容(C7)的一端，所述第三芯片(U3)的3脚连接于所述三极管(Q1)的基极，所述第六电阻(R6)远离所述第三芯片(U3)的一端与所述第七电容(C7)远离所述第三芯片(U3)的一端相连后连接有第七电阻(R7)后连接DC15V，所述第七电阻(R7)远离DC15V的一端连接于所述三极管(Q1)的集电极，所述三极管(Q1)的射极连接有第八电阻(R8)后接地，所述三极管(Q1)的射极连接有第二开关(K2)后输出视频信号。
2.根据权利要求1所述的一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统，其特征在于：所述第一芯片(U1)为与非门芯片。
3.根据权利要求1所述的一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统，其特征在于：所述第二芯片(U2)为双单稳态多谐振荡器芯片。
4.根据权利要求1所述的一种采用同步信号激励产生无线电模拟高度的系统，其特征在于：所述第三芯片(U3)为与非门芯片。
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