CN109212285A - 外场模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外场模拟器，包括控制面板、ILS组件和MLS组件；控制面板上设有开关和旋钮单元、功能指示灯单元和信号接口单元，ILS组件包括ILS信号处理单元和ILS射频单元，MLS组件包括MLS信号处理单元和MLS射频单元；开关和旋钮单元和功能指示灯单元均分别与ILS信号处理单元和MLS信号处理单元连接，信号接口单元分别与ILS信号处理单元和MLS信号处理单元连接。本发明集成了ILS外场模拟器和MLS外场模拟器的功能和性能特点，能够对ILS机载设备和MLS机载设备进行定性测试，有效解决了飞机的外场检修和日常维护工作，使得机载设备无需拆卸即可进行现场检测，以保障飞机的飞行安全。

Description

外场模拟器

技术领域

本发明涉及航空技术领域，具体涉及一种外场模拟器。

背景技术

仪表着陆系统(英文缩写为ILS)和微波着陆系统(英文缩写为MLS)是现代机场进近着陆和离场的关键设备，其中我国民航机场主要使用ILS，而军用机场主要使用MLS，通过这两种着陆系统可以操纵飞机实现自动进近和自动着陆。

ILS外场模拟器和MLS外场模拟器，分别是ILS和MLS在维护过程中必须使用的一种专用测试设备，用于定性地对ILS和MLS进行测试。

然而，部分飞机上会同时配备有ILS和MLS机载导航设备，但是却缺乏能够同时对两者进行综合测试的外场检测设备，且满足结构简单、体积小巧、易于维护、模块化等要求。

发明内容

本发明提供一种外场模拟器，以解决现有技术中缺乏能够同时对MLS和ILS进行综合测试且满足结构简单、体积小巧、易于维护、模块化等要求的外场检测器的问题。

本发明实施例提供一种外场模拟器，包括控制面板、ILS组件和MLS组件；所述控制面板上设有开关和旋钮单元、功能指示灯单元和信号接口单元，所述ILS组件包括ILS信号处理单元和与所述ILS信号处理单元连接的ILS射频单元，所述MLS组件包括MLS信号处理单元和与所述MLS信号处理单元连接的MLS射频单元；

所述开关和旋钮单元和所述功能指示灯单元均分别与所述ILS信号处理单元和所述MLS信号处理单元连接，所述信号接口单元分别与所述ILS信号处理单元和所述MLS信号处理单元连接。

作为本发明的优选方式，所述ILS信号处理单元包括第一FPGA处理器、第一A/D转换器、第一D/A转换器、第二A/D转换器、第二D/A转换器、第一逻辑控制电路、接口芯片及时钟电路，其中所述第一FPGA处理器分别与所述第一A/D转换器、所述第一D/A转换器、所述第二A/D转换器、所述第二D/A转换器、所述第一逻辑控制电路和所述时钟电路连接，所述第一逻辑控制电路与所述接口芯片连接；

所述第一FPGA处理器还分别与所述开关和旋钮单元和所述功能指示灯单元连接，所述第一A/D转换器、所述第一D/A转换器、所述第二A/D转换器和所述第二D/A转换器还分别与所述ILS射频单元连接。

作为本发明的优选方式，所述ILS射频单元包括单片机、第一锁相环、第二锁相环、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一混频器、第二混频器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一放大器、第二放大器、第一定向耦合器、第二定向耦合器、第一功率检波器和第二功率检波器；

所述单片机分别与所述第一锁相环和所述第二锁相环连接，所述第一锁相环与所述第一混频器连接，所述第二锁相环与所述第二混频器连接，所述第一低通滤波器、所述第一混频器、所述第一带通滤波器、所述第一放大器、所述第一定向耦合器和所述第一功率检波器依次连接，所述第二低通滤波器、所述第二混频器、所述第二带通滤波器、所述第二放大器、所述第二定向耦合器和所述第二功率检波器依次连接；所述第一低通滤波器、所述第二低通滤波器、所述第一功率检波器和所述第二功率检波器还分别与所述ILS信号处理单元连接，所述第一定向耦合器和所述第二定向耦合器还分别与所述信号接口单元连接。

作为本发明的优选方式，所述MLS信号处理单元包括第二FPGA处理器、第三A/D转换器、第三D/A转换器、第二逻辑控制电路及存储器，其中所述第二FPGA处理器分别与所述第三A/D转换器、所述第三D/A转换器和所述第二逻辑控制电路连接，所述第二逻辑控制电路与所述存储器连接；

所述第二FPGA处理器还分别与所述开关和旋钮单元和所述功能指示灯单元连接，所述第三A/D转换器和所述第三D/A转换器还分别与所述MLS射频单元连接。

作为本发明的优选方式，所述MLS射频单元包括温补晶体振荡器、频率合成器、AM调制器、DPSK调制器、脉冲调制器、上变混频器、第三带通滤波器、第三放大器、第三定向耦合器、数控衰减器、隔离器和幅度检波器；

所述温补晶体振荡器分别与所述频率合成器和所述AM调制器连接，所述AM调制器、所述DPSK调制器、所述脉冲调制器、所述上变混频器、所述第三带通滤波器、所述第三放大器、所述第三定向耦合器、所述数控衰减器和所述隔离器依次连接，所述频率合成器还与所述上变混频器连接，所述第三定向耦合器还与所述幅度检波器连接；所述AM调制器和所述幅度检波器还分别与所述MLS信号处理单元连接，所述隔离器还与所述信号接口单元连接。

作为本发明的优选方式，所述信号接口单元包括用于输出ILS航向模拟信号的LOC射频接口、用于输出ILS下滑模拟信号的GS射频接口以及用于输出MLS模拟信号的MLS射频接口。

作为本发明的优选方式，所述LOC射频接口和所述GS射频接口上均设置有ILS天线，所述ILS天线为全向天线；所述MLS射频接口上设置有MLS天线，所述MLS天线为抛物面定向天线。

作为本发明的优选方式，所述开关和旋钮单元包括模式选择开关和工作方式选择旋钮，所述模式选择开关包括ILS模式和MLS模式，所述工作方式选择旋钮包括自检方式、连续方式、左上方式、中心方式和右下方式；

所述功能指示灯单元包括ILS组件状态指示灯、MLS组件状态指示灯、自检方式指示灯、左上方式指示灯、中心方式指示灯和右下方式指示灯。

作为本发明的优选方式，还包括箱体以及铰接设置在所述箱体一侧的箱盖，所述箱体内部上方设置有所述控制面板，所述控制面板与所述箱体的底部形成的密闭空间内分别设置有所述ILS组件和所述MLS组件。

作为本发明的优选方式，所述控制面板与所述箱体的底部形成的密闭空间内还设置有电源管理组件，所述箱体底部还设置有加固底板，所述ILS组件、所述MLS组件和所述电源管理组件采用堆叠方式设置在所述加固底板上。

本发明实施例提供的外场模拟器，设置了ILS组件和MLS组件，其中ILS组件模拟ILS航向台、下滑台辐射的信号，分别产生LOC信号和GS信号，并将信号调制与LOC和GS对应的载波频率放大到规定功率电平上，而MLS组件可以模拟产生MLS方位和仰角地面台的辐射信号，合成产生方位/仰角角度波形，同时产生DPSK数据调制信号，并将信号调制于MLS指定载波频率放大到固定功率电平上。该外场模拟器集成了ILS外场模拟器和MLS外场模拟器的功能和性能特点，能够对ILS机载设备和MLS机载设备进行定性测试。同时，整个产品结构简单、体积小巧，还具有综合化、模块化，易维护等优点。

本发明实施例提供的外场模拟器，有效解决了飞机的外场检修和日常维护工作，使得机载设备无需拆卸即可进行现场检测，以保障飞机的飞行安全。

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地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种外场模拟器的工作原理框图；

图2为本发明实施例提供的一种外场模拟器中控制面板的设置示意图；

图3为本发明实施例提供的一种外场模拟器中ILS组件的工作原理框图；

图4为本发明实施例提供的一种外场模拟器中MLS组件的工作原理框图；

图5为本发明实施例提供的一种外场模拟器的工作方式示意图；

图6为本发明实施例提供的一种外场模拟器中ILS天线的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种外场模拟器中MLS天线的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种外场模拟器的外形结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种外场模拟器中ILS组件的ILS信号处理单元和ILS射频单元的结构框图；

图10为本发明实施例提供的一种外场模拟器中ILS组件的工作流程图；

图11为本发明实施例提供的一种外场模拟器中MLS组件的MLS信号处理单元和MLS射频单元的结构框图；

图12为本发明实施例提供的一种外场模拟器中MLS组件的工作流程图。

其中，1、控制面板，2、箱体，3、箱盖。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本发明实施例公开了一种外场模拟器，参照图1～图4所示，其包括控制面板、ILS组件和MLS组件；控制面板上设有开关和旋钮单元、功能指示灯单元和信号接口单元，ILS组件包括ILS信号处理单元和与ILS信号处理单元连接的ILS射频单元，MLS组件包括MLS信号处理单元和与MLS信号处理单元连接的MLS射频单元；开关和旋钮单元和功能指示灯单元均分别与ILS信号处理单元和MLS信号处理单元连接，信号接口单元分别与ILS信号处理单元和MLS信号处理单元连接。

本实施例中，在外场模拟器中设置了ILS组件和MLS组件，同时集成了ILS外场模拟器和MLS外场模拟器的功能和性能特点，能够对ILS机载设备和MLS机载设备进行定性测试。

其中，ILS组件模拟ILS航向台、下滑台辐射的信号，分别产生LOC信号(包含莫尔斯码音频信号)和GS信号，并将信号调制与LOC和GS对应的载波频率放大到规定功率电平上，ILS组件产生的信号符合GJB5555-2006相应技术要求。

而MLS组件模拟产生MLS方位和仰角地面台的辐射信号，合成产生方位/仰角角度波形，同时产生DPSK数据调制信号，并将信号调制于MLS指定载波频率放大到固定功率电平上，MLS组件产生的信号符合GJB5586-2006相应的技术要求。

从而，该外场模拟器在ILS的1号波道(LOC108.1MHz、GS334.7MHz)上，输出包含航向、下滑和台站识别字等ILS信号格式的射频信号；在MLS的500号波道(5031.0MHz)上，输出包含MLS的高速方位、仰角、基本数据字和辅助数据字等MLS信号格式的射频信号，可用于对ILS机载设备和MLS机载设备进行定性的测试。

此外，为方便操作，还设置了控制面板，并在控制面板上设有开关和旋钮单元、功能指示灯单元和信号接口单元，其中开关和旋钮单元和功能指示灯单元均分别与ILS信号处理单元和MLS信号处理单元连接，而信号接口单元分别与ILS信号处理单元和MLS信号处理单元连接，可用于对模式或工作方式等进行选择，并提供了相关信号接口。

在一种可能的优选方式中，具体参照图2所示，开关和旋钮单元包括模式选择开关和工作方式选择旋钮，模式选择开关包括ILS模式和MLS模式，工作方式选择旋钮包括自检方式、连续方式、左上方式、中心方式和右下方式；功能指示灯单元包括ILS组件状态指示灯、MLS组件状态指示灯、自检方式指示灯、左上方式指示灯、中心方式指示灯和右下方式指示灯。

具体地，模式选择开关包括ILS模式和MLS模式，用于选择当前工作模式为ILS模式或MLS模式，分别对应ILS组件和MLS组件进入工作状态，处在非工作模式的组件进入低功耗待机状态。

工作方式选择旋钮包括自检方式、连续方式、左上方式、中心方式和右下方式，用于在上述工作模式的情况下，选择该工作模式下“自检”、“连续”、“左上”、“中心”和“右下”的5种工作方式中的一种，其中“自检”又包括“数字”自检和“射频”自检两种自检方式。

当前工作模式为ILS模式时，工作方式选择旋钮选择“左上”时，则输出航向DDM值为-0.155DDM，下滑DDM值为-0.175DDM；选择“中心”时，则输出航向DDM值为0.000DDM，下滑DDM值为0.000DDM；选择“右下”时，则输出航向DDM值为+0.155DDM，下滑DDM值为+0.175DDM；选择“连续”时，则输出航向DDM值在-0.155～+0.155DDM范围内连续变化，下滑DDM值在-0.175～+0.175DDM之间连续变化；选择“自检”时，则执行自检程序。

当前工作模式为MLS模式时，工作方式选择旋钮选择“左上”时，则输出方位角度为-3.2°，仰角角度为2.25°；选择“中心”时，则输出方位角度为0°，仰角角度为3°；选择“右下”时，则输出方位角度为+3.2°，仰角角度为3.75°；选择“连续”时，则输出方位角度在-3.2°～+3.2°范围内连续变化，仰角角度在2.25°～2.75°之间连续变化(变换速率1°/s)；选择“自检”时，则执行自检程序。

功能指示灯单元包括ILS组件状态指示灯、MLS组件状态指示灯、自检方式指示灯、左上方式指示灯、中心方式指示灯和右下方式指示灯，用于指示当前的工作模式和工作方式。其中，ILS组件状态指示灯用于指示当前处于ILS模式下，MLS组件状态指示灯用于指示当前处于MLS模式下，左上方式指示灯用于指示当前的工作方式处于“左上”，中心方式指示灯用于指示当前的工作方式处于“中心”，右下方式指示灯用于指示当前的工作方式处于“右下”。自检方式指示灯包括“数字”自检状态指示灯和“射频”自检状态指示灯，“数字”自检状态指示灯用于指示当前工作模式下ILS组件中的ILS信号处理单元或MLS组件中的MLS信号处理单元的工作状态，灯亮代表正常，灯灭代表不正常；“射频”自检状态指示灯用于指示当前工作模式下ILS组件中的ILS射频单元或MLS组件中的MLS射频单元的工作状态，灯亮代表正常，灯灭代表不正常。

除此之外，开关和旋钮单元还设置有其他开关和指示灯，包括用于控制整机的通断电的电源开关和用于指示外部直流供电接入的电源指示灯。

在一种可能的优选方式中，具体参照图2所示，信号接口单元包括用于输出ILS航向模拟信号的LOC射频接口、用于输出ILS下滑模拟信号的GS射频接口以及用于输出MLS模拟信号的MLS射频接口。

具体地，上述的LOC射频接口和GS射频接口分别与ILS组件中的ILS信号处理单元连接，对应输出ILS航向模拟信号和ILS下滑模拟信号，并将这些信号传输到ILS机载设备上，以对ILS机载设备进行定性的测试。上述的MLS射频接口与MLS组件中的MLS信号处理单元连接，对应输出MLS模拟信号，并将信号传输到MLS机载设备上，以对MLS机载设备进行定性的测试。

除此之外，信号接口单元中还设置有其他接口，包括用于输出MLS同步信号及内部模块调试接口的调试接口，以及用于接入外部28VDC直流电源的电源接口等。

在一种可能的优选方式中，进一步参照图5～图7所示，LOC射频接口和GS射频接口上均设置有ILS天线，ILS天线为全向天线；MLS射频接口上设置有MLS天线，MLS天线为抛物面定向天线。

具体地，该外场模拟器可以通过天线辐射方式对ILS机载设备和MLS机载设备进行测试，LOC射频接口和GS射频接口均与ILS天线连接，从而与ILS机载设备上的天线建立连接，MLS射频接口与MLS天线连接，从而与MLS机载设备上的天线建立连接，该种方式较为方便。

进一步地，ILS天线采用全向天线，其工作频率为107.00MHz～336.00MHz，阻抗匹配为50Ω，直径为10mm，高度为200mm，环境温度为-45℃～75℃，转接头为标准TNC型头。

MLS天线采用抛物面定向天线，其工作频率为5031.0MHz～5090.7MHz，阻抗匹配为50Ω，最大增益为10dBi，尺寸为136×180×57.5mm，环境温度为-45℃～75℃，转接头为标准N型头。

除此之外，该外场模拟器还可以通过射频电缆方式对ILS机载设备和MLS机载设备进行测试，即LOC射频接口和GS射频接口通过射频电缆与ILS机载设备连接，MLS射频接口通过射频电缆与MLS机载设备连接，但是该种方式易受射频电缆长度的限制。

在一种可能的优选方式中，进一步参照图8所示，还包括箱体以及铰接设置在箱体一侧的箱盖，箱体内部上方设置有控制面板，控制面板与箱体的底部形成的密闭空间内分别设置有ILS组件和MLS组件。

具体地，该外场模拟器还设置了箱体和箱盖，从而可以使控制面板、ILS组件和MLS组件等设置在箱体内。箱体采用工业级加固型机箱，箱体内部上方设置控制面板，而在控制面板与箱体的底部形成的密闭空间内分别设置ILS组件和MLS组件。这样，当箱盖扣合在箱体上后，内部空间处于密闭状态，具有良好的结构强度和防水性能。

整个外场模拟器的外部结构尺寸为395×299×148mm，重量小于6.5kg，，整个产品结构简单、体积小巧，还具有综合化、模块化，易维护等优点。

除此之外，箱体上还可以根据实际需要，设置其他一些组件，如待锁孔的锁扣、提手、背带和自动气密平衡阀等。

在一种可能的优选方式中，控制面板与箱体的底部形成的密闭空间内还设置有电源管理组件，箱体底部还设置有加固底板，ILS组件、MLS组件和电源管理组件采用堆叠方式设置在加固底板上。

具体地，控制面板与箱体的底部形成的密闭空间内还设置有电源管理组件。当控制面板上的电源接口引入外部28V直流电源后，再通过箱体内部的电源管理组件对外部电源进行平滑、滤波、防冲击和隔离等处理，从而可以为整个外场模拟器中的组件供电。

同时，ILS组件、MLS组件和电源管理组件采用堆叠方式设置在加固底板上，及节省了安装空间，又可以使箱体内部的结构更加稳固。

本发明实施例提供的外场模拟器，同时集成了ILS外场模拟器和MLS外场模拟器的功能和性能特点，有效解决了飞机的外场检修和日常维护工作，使得机载设备无需拆卸即可进行现场检测，以保障飞机的飞行安全，且具有结构简单、体积小巧、综合化、模块化，易维护等优点。

在上述实施例的基础上，具体参照图9和图10所示，ILS信号处理单元包括第一FPGA处理器、第一A/D转换器、第一D/A转换器、第二A/D转换器、第二D/A转换器、第一逻辑控制电路、接口芯片及时钟电路，其中第一FPGA处理器分别与第一A/D转换器、第一D/A转换器、第二A/D转换器、第二D/A转换器、第一逻辑控制电路和时钟电路连接，第一逻辑控制电路与接口芯片连接；

第一FPGA处理器还分别与开关和旋钮单元和功能指示灯单元连接，第一A/D转换器、第一D/A转换器、第二A/D转换器和第二D/A转换器还分别与ILS射频单元连接。

本实施例中，ILS组件中的ILS信号处理单元能够接收和识别控制面板发送的控制命令，主要实现接口控制、基带信号产生等功能。

接口控制电路接收来自控制面板的指令参数，并向第一逻辑控制电路和第一FPGA处理器进行工作状态和参数的设置，同时接收第一逻辑控制电路和第一FPGA处理器返回的自检结果并点亮控制面板上相应的ILS组件状态指示灯。

第一FPGA接收到来自控制面板的控制参数后，使用查表法产生相应的两路基带信号。两路基带信号分别为LOC基带信号和GS基带信号，两路基带信号均为90Hz和150Hz两个固定相位的正弦波信号按照不同的调幅比例叠加而成，其中LOC基带信号中还根据控制参数要求可能叠加有1020Hz(音频)信号。

在第一FPGA处理器中，90Hz、150Hz及1020Hz信号均以查表法实现。各频率正弦波形分别存储在一个宽度14位，深度一定的ROM中，逻辑设定为每当ROM时钟为上升沿时，ROM的地址自加，当地址写满溢出后清零循环。即可实现正弦波输出。基于这种原理的波形发生器，其输出频率可由ROM时钟控制，时钟频率除以单周期采样点数，即为输出信号频率。由第一FPGA处理器内部的时钟管理模块通过分频获得450kHz的驱动时钟，对90Hz和150Hz两个正弦表ROM采样，其中90Hz信号ROM表由5000点深度为一个周期，150Hz信号由3000点深度为一个周期，由此可以保证两信号之间的相位关系符合标准要求；音频信号产生同样通过1MHz时钟对其1020深度的ROM表进行采样获得，通过控制1020Hz正弦信号的发送时长来表示点/划区别，产生台站识别码。然后根据调幅公式：V(t)＝A(1+Bs)，其中A为幅度参数，Bs为基带信号，使用1个加法器和1个数字乘法器即可实现调幅功能，最终获得ILS基带信号。

第一FPGA处理器将产生的两路基带信号，分别通过第一D/A转换器和第二D/A转换器的信号调理转换为模拟信号后，通过平滑滤波电路后，再送到ILS射频单元中，同时第一FPGA还接收ILS射频单元返回的自检信号并上报到接口芯片中。同时第一FPGA还向射频单元发送载波控制参数。

在上述实施例的基础上，具体参照图9和图10所示，ILS射频单元包括单片机、第一锁相环、第二锁相环、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一混频器、第二混频器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一放大器、第二放大器、第一定向耦合器、第二定向耦合器、第一功率检波器和第二功率检波器；

单片机分别与第一锁相环和第二锁相环连接，第一锁相环与第一混频器连接，第二锁相环与第二混频器连接，第一低通滤波器、第一混频器、第一带通滤波器、第一放大器、第一定向耦合器和第一功率检波器依次连接，第二低通滤波器、第二混频器、第二带通滤波器、第二放大器、第二定向耦合器和第二功率检波器依次连接；第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一功率检波器和第二功率检波器还分别与ILS信号处理单元连接，第一定向耦合器和第二定向耦合器还分别与信号接口单元连接。

本实施例中，ILS组件中的ILS射频单元主要完成基带信号的调制、产生最终的射频输出信号并对输出射频的检测等功能。射频单元将基带信号低通平滑后，完成对基带信号的上变频，将航向基带上变频至108.10MHz，将下滑基带上变频至334.70MHz，并将最终输出功率调整至5dBm，完成对应LOC和GS载波信号的调制、调理和放大，得到最终的LOC和GS射频信号，同时接收FPGA发出的波道控制指令，调整载波的频率。

信号处理单元输出的控制信号进入单片机中，单片机分别控制第一锁相环和第二锁相环分别产生所需的调制信号频率，再分别通过第一混频器和第二混频器将分别由第一低通滤波器和第二低通滤波器输入的基带信号与锁相环产生的信号进行上混频，经适当放大滤波，使输出信号满足功率指标后，经射频接口输出。在输出信号的前一级分别增加第一定向耦合器和第二定向耦合器，并分别通过第一功率检波器和第二功率检波器将信号功率转换为直流电平再送入单片机进行幅度识别，并将识别结果输送至信号处理单元中。

两路锁相环均采用锁相环芯片，此芯片结合合适的外部环路滤波器和外部基准频率使用时，可实现小数N分频或整数N分频锁相环频率合成器。通过其内部分频器设置，其输出频率可为35MHz～4.4GHz，并且可通过信息写入控制其输出端功率大小，完全满足使用需求。

两路带通滤波器将采用集成贴片滤波器或微带滤波器，有效滤除带外杂噪，保证发射信号质量。

级联滤波及衰减，根据输入信号电平大小将采用放大—衰减—放大的方式对混频后的两路射频信号进行适当倍数放大，使其最终输出功率能够符合±3dBm功率精度的指标要求。

两个定向耦合器的有效工作频率为100～500MHz，耦合强度为-26dB，输入输出驻波系数均小于2.0，完全满足使用需求。

两个功率检波器具有精确的均方根至直流转换能力，单端输入动态范围达60dB，且无需巴伦或外部输入调谐。

此外，ILS组件中还设有ILS电源模块，ILS电源模块采用输入输出隔离的DC-DC电源模块，主要用于宽压输入和隔离处理，将28V±10％直流电转换为12V直流电，后级采用DC-DC电源管理芯片将输入的12V直流电变换为各元件所需的+3.3V、+5V和+12V电源。

整个ILS组件产生各种模拟信号，如LOC射频信号、GS射频信号、台站识别码等，并根据用户选择实现模拟角度的连续变化，其完整工作流程参照图10所示。

在上述实施例的基础上，具体参照图11和图12所示，MLS信号处理单元包括第二FPGA处理器、第三A/D转换器、第三D/A转换器、第二逻辑控制电路及存储器，其中第二FPGA处理器分别与第三A/D转换器、第三D/A转换器和第二逻辑控制电路连接，第二逻辑控制电路与存储器连接；

第二FPGA处理器还分别与开关和旋钮单元和功能指示灯单元连接，第三A/D转换器和第三D/A转换器还分别与MLS射频单元连接。

本实施例中，MLS组件中的MLS信号处理单元能够接收和识别控制面板发送的控制命令，完成相应MLS波束和DPSK调制信号的产生，同时完成对射频单元的控制和检测以及自检结果的上报。

MLS信号处理单元硬件上主要由第二FPGA处理器、第三A/D转换器、第三D/A转换器、第二逻辑控制电路及存储器等组成。第二FPGA处理器作为MLS信号处理单元的控制核心，完成与控制面板的通信、信号参数计算、基带信号的产生、射频通道的控制和模块自检等功能；第二FPGA处理器接收到控制面板的控制信号后，按照控制信号计算出基带信号所需的工作参数，并以此输出相应的基带信号，同时第二FPGA处理器对MLS射频单元输出相应的控制信号以控制最终射频信号的输出状态。第二FPGA处理器同时还通过第三A/D转换器接收对射频输出信号的采样反馈，完成模块的自检及射频输出信号的自适应控制。存储器用于存储参数信息。

第二FPGA处理器内部包含波形产生/脉冲编码模块、自检处理模块、功率控制模块、射频控制模块、接口模块等功能模块，主要实现以下功能：

(1)波形产生/脉冲编码模块根据控制面板的输入信息，产生符合要求的高速方位、仰角前导码、数据字编码信号用于DPSK调制，产生OCI和扫描波束数据，经过第三D/A转换器后形成OCI、扫描波束模拟波形用于幅度调制，从而形成MLS标准微波波形信号。

(2)自检处理模块对MLS射频单元送来的检波信号、电源电压等监测信号进行采样处理，得到各种监测数据，再返回到第二FPGA处理器进行处理运算和故障告警。

(3)功率控制模块能够对MLS射频单元的信号输出功率进行控制，保证输出功率满足指标要求。

(4)射频控制模块产生脉冲调制器控制信号、频率合成器控制信号等。

在上述实施例的基础上，具体参照图11和图12所示，MLS射频单元包括温补晶体振荡器、频率合成器、AM调制器、DPSK调制器、脉冲调制器、上变混频器、第三带通滤波器、第三放大器、第三定向耦合器、数控衰减器、隔离器和幅度检波器；

温补晶体振荡器分别与频率合成器和AM调制器连接，AM调制器、DPSK调制器、脉冲调制器、上变混频器、第一带通滤波器、第一放大器、第一定向耦合器、数控衰减器和隔离器依次连接，频率合成器还与上变混频器连接，第一定向耦合器还与幅度检波器连接；AM调制器和幅度检波器还分别与MLS信号处理单元连接，隔离器还与信号接口单元连接。

本实施例中，MLS组件中的MLS射频单元完成MLS载波频率信号的产生、模拟信号上变频、放大、滤波，通过MLS信号处理单元送来的控制信号完成射频信号功率控制，同时对发射信号进行包络检波和功率检测。

MLS射频单元中，温补晶体振荡器产生的时钟信号分为两路，时钟信号中的一路作为频率合成器的参考频率，时钟信号中的另一路作为中频信号传输到所述AM调制器；在AM调制器中，中频信号与MLS信号处理单元产生的MLS信号波形进行幅度调制，生成经过幅度调制的幅度调制信号；幅度调制信号在DPSK调制器中与DPSK编码信号进行DPSK调制，生成符合MLS信号格式要求的中频调制信号；该中频信号经过脉冲调制器进一步控制后送到上变混频器中，与频率合成器产生的本振信号进行混频，产生微波着陆500号波道(5031.0MHz)频率，产生的微波信号经过第三带通滤波器滤波、第三放大器放大，再送到第三定向耦合器，第三定向耦合器信号经数控衰减器、隔离器后送到射频接口输出，第三定向耦合器耦合出部分信号经过幅度检波器检波，检波信号送信号处理单元进行监测。通过控制数控衰减器还可对输出信号功率进行动态调整和补偿。

整个MLS组件产生各种模拟信号，如高速方位、仰角、基本数据字和辅助数据字等，并根据用户选择实现模拟角度的连续变化，其完整工作流程参照图12所示。

本发明实施例提供的外场模拟器集成了ILS外场模拟器和MLS外场模拟器的功能和性能特点，能够对ILS机载设备和MLS机载设备进行定性测试，有效解决了飞机的外场检修和日常维护工作，使得机载设备无需拆卸即可进行现场检测，以保障飞机的飞行安全。

同时，整个产品结构简单、体积小巧，还具有综合化、模块化，易维护等优点。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种外场模拟器，其特征在于，包括控制面板、ILS组件和MLS组件；所述控制面板上设有开关和旋钮单元、功能指示灯单元和信号接口单元，所述ILS组件包括ILS信号处理单元和与所述ILS信号处理单元连接的ILS射频单元，所述MLS组件包括MLS信号处理单元和与所述MLS信号处理单元连接的MLS射频单元；

所述开关和旋钮单元和所述功能指示灯单元均分别与所述ILS信号处理单元和所述MLS信号处理单元连接，所述信号接口单元分别与所述ILS信号处理单元和所述MLS信号处理单元连接。

2.根据权利要求1所述的外场模拟器，其特征在于，所述ILS信号处理单元包括第一FPGA处理器、第一A/D转换器、第一D/A转换器、第二A/D转换器、第二D/A转换器、第一逻辑控制电路、接口芯片及时钟电路，其中所述第一FPGA处理器分别与所述第一A/D转换器、所述第一D/A转换器、所述第二A/D转换器、所述第二D/A转换器、所述第一逻辑控制电路和所述时钟电路连接，所述第一逻辑控制电路与所述接口芯片连接；

所述第一FPGA处理器还分别与所述开关和旋钮单元和所述功能指示灯单元连接，所述第一A/D转换器、所述第一D/A转换器、所述第二A/D转换器和所述第二D/A转换器还分别与所述ILS射频单元连接。

3.根据权利要求1所述的外场模拟器，其特征在于，所述ILS射频单元包括单片机、第一锁相环、第二锁相环、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一混频器、第二混频器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一放大器、第二放大器、第一定向耦合器、第二定向耦合器、第一功率检波器和第二功率检波器；

所述单片机分别与所述第一锁相环和所述第二锁相环连接，所述第一锁相环与所述第一混频器连接，所述第二锁相环与所述第二混频器连接，所述第一低通滤波器、所述第一混频器、所述第一带通滤波器、所述第一放大器、所述第一定向耦合器和所述第一功率检波器依次连接，所述第二低通滤波器、所述第二混频器、所述第二带通滤波器、所述第二放大器、所述第二定向耦合器和所述第二功率检波器依次连接；所述第一低通滤波器、所述第二低通滤波器、所述第一功率检波器和所述第二功率检波器还分别与所述ILS信号处理单元连接，所述第一定向耦合器和所述第二定向耦合器还分别与所述信号接口单元连接。

4.根据权利要求1所述的外场模拟器，其特征在于，所述MLS信号处理单元包括第二FPGA处理器、第三A/D转换器、第三D/A转换器、第二逻辑控制电路及存储器，其中所述第二FPGA处理器分别与所述第三A/D转换器、所述第三D/A转换器和所述第二逻辑控制电路连接，所述第二逻辑控制电路与所述存储器连接；

所述第二FPGA处理器还分别与所述开关和旋钮单元和所述功能指示灯单元连接，所述第三A/D转换器和所述第三D/A转换器还分别与所述MLS射频单元连接。

5.根据权利要求1所述的外场模拟器，其特征在于，所述MLS射频单元包括温补晶体振荡器、频率合成器、AM调制器、DPSK调制器、脉冲调制器、上变混频器、第三带通滤波器、第三放大器、第三定向耦合器、数控衰减器、隔离器和幅度检波器；

所述温补晶体振荡器分别与所述频率合成器和所述AM调制器连接，所述AM调制器、所述DPSK调制器、所述脉冲调制器、所述上变混频器、所述第三带通滤波器、所述第三放大器、所述第三定向耦合器、所述数控衰减器和所述隔离器依次连接，所述频率合成器还与所述上变混频器连接，所述第三定向耦合器还与所述幅度检波器连接；所述AM调制器和所述幅度检波器还分别与所述MLS信号处理单元连接，所述隔离器还与所述信号接口单元连接。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的外场模拟器，其特征在于，所述信号接口单元包括用于输出ILS航向模拟信号的LOC射频接口、用于输出ILS下滑模拟信号的GS射频接口以及用于输出MLS模拟信号的MLS射频接口。

7.根据权利要求6所述的外场模拟器，其特征在于，所述LOC射频接口和所述GS射频接口上均设置有ILS天线，所述ILS天线为全向天线；所述MLS射频接口上设置有MLS天线，所述MLS天线为抛物面定向天线。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的外场模拟器，其特征在于，所述开关和旋钮单元包括模式选择开关和工作方式选择旋钮，所述模式选择开关包括ILS模式和MLS模式，所述工作方式选择旋钮包括自检方式、连续方式、左上方式、中心方式和右下方式；

所述功能指示灯单元包括ILS组件状态指示灯、MLS组件状态指示灯、自检方式指示灯、左上方式指示灯、中心方式指示灯和右下方式指示灯。

9.根据权利要求1～5中任一项所述的外场模拟器，其特征在于，还包括箱体以及铰接设置在所述箱体一侧的箱盖，所述箱体内部上方设置有所述控制面板，所述控制面板与所述箱体的底部形成的密闭空间内分别设置有所述ILS组件和所述MLS组件。

10.根据权利要求9所述的外场模拟器，其特征在于，所述控制面板与所述箱体的底部形成的密闭空间内还设置有电源管理组件，所述箱体底部还设置有加固底板，所述ILS组件、所述MLS组件和所述电源管理组件采用堆叠方式设置在所述加固底板上。