CN109617559A - 一种高精度盲降ils信号源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度盲降ILS信号源，其特征在于，包括现场可编程门阵列，D/A转换器，第一运放，第二运放，第一滤波电路，第二滤波电路，开关电路，调制器，RF放大电路，功分电路，检波电路，比较器，积分器，音频调理电路和ALC驱动电路；通过同一套FPGA编程将两路数字信号产出，保证信号的一致性，基于DDM调幅深度差原理提高信号源精度，同时提高信号源抗温度变化能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种仪表着陆系统，特别涉及一种高精度盲降ILS信号源。
背景技术
仪表着陆系统(Instrument Landing System，ILS)又译为仪器降落系统，盲降系统，是应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统，包括航向信标(LOC)系统、下滑信标(GS)系统、指点信标(MB)系统三部分。它的作用是由地面发射的两束无线电信号实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道指向空中的虚拟下滑线，飞机通过机载接收设备，确定自身与该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降，最终实现安全着陆。由于天气气温等诸多因素，为了能安全着陆，发射的信号源必须具备高精度和高抗温度变化的能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种高精度盲降ILS信号源。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种高精度盲降ILS信号源，包括现场可编程门阵列，D/A转换器，第一运放，第二运放，第一滤波电路，第二滤波电路，开关电路，调制器，RF放大电路，功分电路，检波电路，比较器，积分器，音频调理电路和ALC驱动电路；
所述现场可编程门阵列根据SPI信号产生两路数字信号，然后两路数字信号通过所述D/A转换器转换成两路模拟信号，所述第一路模拟信号依次经过所述第一运放运算放大、所述第一滤波电路滤波后进入所述开关电路，所述第二模拟信号依次经过所述第二运放运算放大、所述第二滤波电路滤波后进入所述开关电路，所述开关电路通断控制将信号送至所述音频调理电路，所述音频调理电路输出调制信号，调制信号经过所述音频调理电路，通过所述ALC驱动电路加入到ALC环路上，控制所述检波器产生的检波电压变化，改变调制器中电调衰减器的电流，从而控制射频信号电平变化，最终输出高精度盲降ILS信号源。RF输入信号进入所述调制器进行调制后，经所述RF放大电路放大，然后通过所述功分器第一输出端产生RF输出信号；所述功分器的第二输出端将一部分射频功率输出到所述检波器，然后所述检波器后产生信号“DET LOG”，载波电平参考电压和所述音频调理电路产生的信号叠加形成信号“AM+REF”，信号“AM+REF”与所述检波电路产生的信号“DET LOG”进入所述比较器进行比较，差值转换为电流并驱动所述积分器，所述积分器的输出通过所述ALC驱动电路反馈控制所述调制器中电调衰减器的电流，组成负反馈环路，使RF输出信号以恒定功率输出；其中，输出功率的大小由载波电平参考电压的数值决定。
所述ALC驱动电路包括曲线斜率调节电路和曲线偏移调节电路；曲线斜率调节电路包括多个三极管，根据DAC变换器的一个输出调节所述积分器输出的信号；曲线偏移调节电路包括多个三极管，根据DAC变换器的一个输出调节所述积分器输出的信号。
所述音频调理电路包括对数放大电路和分段线性放大电路；所述对数放大电路包括第三运放和非线性器件；所述分段线性放大电路包括第四运放；音频输入经过所述第三运放进入所述非线性器件，再经过所述第四运放输出调理完成的信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果：现场可编程门阵列根据SPI信号产生两路数字信号，然后两路数字信号转换成两路模拟信号，送至音频调理电路并输出调制信号，调制信号经过所述音频调理电路，通过ALC驱动电路加入到ALC环路上，控制所述检波器产生的检波电压变化，改变调制器中电调衰减器的电流，从而控制射频信号电平变化，最终输出高精度盲降ILS信号源；通过同一套FPGA编程将两路数字信号产出，保证信号的一致性，基于DDM调幅深度差原理提高信号源精度，同时提高信号源抗温度变化能力。
附图说明：
图1为本发明的结构框图。
图2为现场可编程门阵列的电路连接示意图。
图3为D/A变换器，第一运放，第二运放，第一滤波电路，第二滤波电路的电路连接示意图
图4为开关电路的电路连接示意图
图5为包括调制器的电路连接示意图。
图6为包括音频调理电路的电路连接示意图。
图7为包括检波电路、比较器和积分器的电路连接示意图。
图8为包括DAC变换器电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1，一种高精度盲降ILS信号源，包括现场可编程门阵列，D/A转换器，第一运放，第二运放，第一滤波电路，第二滤波电路，开关电路，调制器，RF放大电路，功分电路，检波电路，比较器，积分器，音频调理电路和ALC驱动电路；如图2，所述现场可编程门阵列D8根据SPI信号产生两路数字信号，然后，如图3，两路数字信号通过所述D/A转换器N703转换成两路模拟信号，所述第一路模拟信号依次经过所述第一运放N704运算放大、所述第一滤波电路滤波后进入所述开关电路，所述第二模拟信号依次经过所述第二运放N706运算放大、所述第二滤波电路滤波后进入所述开关电路，所述第一滤波电路为20kHz的二阶贝塞尔复共轭极点对低通滤波电路，包括运放N705和外围电路，所述第二滤波电路为300kHz的二阶贝塞尔复共轭极点对低通滤波电路，包括运放N707和外围电路；如图4，所述开关电路包括三个开关N906、N907、N908，所述开关电路通断控制将信号送至所述音频调理电路，所述音频调理电路输出调制信号，调制信号经过所述音频调理电路，通过所述ALC驱动电路加入到ALC环路上，控制所述检波器产生的检波电压变化，改变调制器中电调衰减器的电流，从而控制射频信号电平变化，最终输出高精度盲降ILS信号源。
如图5、6、7、8，RF输入信号进入所述调制器进行调制后，经所述RF放大电路放大，然后通过所述功分器第一输出端产生RF输出信号；所述功分器的第二输出端将一部分射频功率输出到所述检波器，然后所述检波器后产生信号“DET LOG”，载波电平参考电压和所述音频调理电路产生的信号叠加形成信号“AM+REF”，信号“AM+REF”与所述检波电路产生的信号“DET LOG”进入所述比较器进行比较，差值转换为电流并驱动所述积分器，所述积分器的输出通过所述ALC驱动电路反馈控制所述调制器中电调衰减器的电流，组成负反馈环路，使RF输出信号以恒定功率输出；其中，输出功率的大小由载波电平参考电压的数值决定。
所述调制器包括200M～3.5GHz通路的5个PIN二极管HSMP-3832(V30、V31、V32、V33、V34)串联构成电流调节的可变衰减器，以及3.5～6GHz通路的5个PIN二极管HSMP-3832(V99、V100、V101、V102、V103)串联构成电流调节的可变衰减器，它们经校准后可提供40dB的线性调节范围。ALC驱动电路是调制器线性化电路，其中的“ALC_MOD_DRIVER_BIAS/GAIN_DAC”和“ALC_MOD_OFFSET_DAC”两个直流电压分别改变控制曲线的斜率和偏移，两个信号是调幅校准的控制参数，前者影响调幅失真；后者不仅影响调幅失真，还改变ALC电路开环和闭环时的射频幅度差值，这两个电压分别由12-bits DAC变换器AD7568(D11)的G输出脚和H输出脚控制。
所述检波电路是一个对数放大电路，主要由运放OPA627AU(N38)和非线性器件MMPQ3906(N40)等构成，“DET_LOG_OFFSET_DAC”设置检波对数放大的工作点，受检波管参数的影响，检波电路不变就无需调整；“BULK_R_DAC”是对数放大电路的增益微调控制信号，等效于一个可变电阻，在整机调幅校准中用于降低调幅失真。检波电路形成一个检波对数信号“DET_LOG”。
音频调理电路中包含一个对数放大电路，一个分段线性放大电路，对数放大电路主要由运放OP27GS(N24)和非线性器件LM3046M(N19)等构成，分段线性放大电路主要由运放OP27GS(N26)组成。经过调理得到音频信号“AM”与“ALC_REF_DAC”载波电平参考电压叠加形成“REF_PLUS_AM”，与检波对数信号“DET_LOG”相比较，差值转换为电流并驱动由运放OP42GS(N41)构成的积分器，积分器输出通过ALC驱动电路改变电调衰减器的电流，通过控制流过串联PIN二级管HSMP-3832(V30、V31、V32、V33、V34)和HSMP-3832(V99、V100、V101、V102、V103)的电流来改变其射频阻抗，控制其衰减的大小，从而控制最终射频输出信号的电平大小。
12-bits D/A变换器AD7568(D11)提供上述的精密可调直流电压“ALC_MOD_DRIVER_BIAS/GAIN_DAC”、“ALC_MOD_OFFSET_DAC”、“DET_LOG_OFFSET_DAC”、“BULK_R_DAC”、“ALC_REF_DAC”。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高精度盲降ILS信号源，其特征在于，包括现场可编程门阵列，D/A转换器，第一运放，第二运放，第一滤波电路，第二滤波电路，开关电路，调制器，RF放大电路，功分电路，检波电路，比较器，积分器，音频调理电路和ALC驱动电路；
所述现场可编程门阵列根据SPI信号产生两路数字信号，然后两路数字信号通过所述D/A转换器转换成两路模拟信号，所述第一路模拟信号依次经过所述第一运放运算放大、所述第一滤波电路滤波后进入所述开关电路，所述第二模拟信号依次经过所述第二运放运算放大、所述第二滤波电路滤波后进入所述开关电路，所述开关电路通断控制将信号送至所述音频调理电路，所述音频调理电路输出调制信号；
RF输入信号进入所述调制器进行调制后，经所述RF放大电路放大，然后通过所述功分器第一输出端产生RF输出信号；所述功分器的第二输出端将一部分射频功率输出到所述检波器，然后所述检波器后产生检波信号，载波电平参考电压和所述音频调理电路产生的调制信号信号叠加形成叠加信号，叠加信号与所述检波电路产生的检波信号进入所述比较器进行比较，比较得到的信号用以驱动所述积分器，所述积分器的输出通过所述ALC驱动电路反馈控制所述调制器。
2.根据权利要求1所述的高精度盲降ILS信号源，其特征在于，所述ALC驱动电路包括曲线斜率调节电路和曲线偏移调节电路；曲线斜率调节电路包括多个三极管，根据DAC变换器的一个输出调节所述积分器输出的信号；曲线偏移调节电路包括多个三极管，根据DAC变换器的一个输出调节所述积分器输出的信号。
3.根据权利要求1所述的高精度盲降ILS信号源，其特征在于，所述音频调理电路包括对数放大电路和分段线性放大电路；所述对数放大电路包括第三运放和非线性器件；所述分段线性放大电路包括第四运放；音频输入经过所述第三运放进入所述非线性器件，再经过所述第四运放输出调理完成的信号。
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| CN113114170A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-07-13 | 广东圣大通信有限公司 | 音频信号调制装置及音频信号调制方法 |
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| CN209390040U (zh) * | 2018-12-25 | 2019-09-13 | 成都前锋电子仪器有限责任公司 | 一种高精度盲降ils信号源 |
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