CN202057788U - 一种l波段通用数据处理模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种L波段通用数据处理模块，特别涉及一种用于模拟中频输出信号幅值检测及输出信号增益校准的L波段通用数据处理模块。本实用新型解决现有技术中L波段小信号增益调节及测试效率过低的问题，提出一种L波段通用数据处理模块，通过采集本设计模块输出信号幅值，实时计算输出信号幅值的增益调节值，对模拟中频幅值输出信号精度进行智能化调节。本设计包括射频信号源、频谱分析仪、混频模块、人机交互控制模块、增益调节模块、温度传感器，通过各个模块正确连接，完成本设计。本实用新型主要应用于二次雷达接收机输出信号测试与增益校准电路中。

Description

一种L波段通用数据处理模块

技术领域

本实用新型涉及一种L波段通用数据处理模块，特别涉及一种用于模拟中频输出信号幅值检测及输出信号增益校准的L波段通用数据处理模块。 

背景技术

二次雷达接收机对输出的模拟中频信号幅值精度要求较高，L波段信号(1000MHz～2000MHz频率信号)需要经过混频器(即一次下变频)将信号处理为模拟中频，再将信号通过数控衰减器进行增益调节，因为调试时涉及多个中频带宽（指某个频点调节为模拟中频后可通过不同的衰减器对信号进行处理），且小信号频点多，全温度范围内波动大，需要通过下载不同频点、中频带宽和温度段下的衰减值到处理器来控制数控衰减器相应频点下的衰减量，要求输出幅度精度高且需要建很多衰减值表，同时与其他指标相关性很大，人工反复操作的工作量非常大，效率低，软件版本无法统一，无法软件工程化、标准化，而且需要对校准之前之后的数据进行实时监测，测试判断输出信号是否满足输出要求。 

实用新型内容

本实用新型采用的技术方案是解决上述现有技术中L波段小信号增益调节及测试效率过低的问题，提出一种L波段通用数据处理模块，通过采集本设计模块输出信号幅值，实时计算输出信号幅值的增益调节值，对模拟中频幅值输出信号增益精度进行智能化、高效率的调节，同时对校准前后的模拟中频幅值输出信号进行实时检测。 

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是： 

一种L波段通用数据处理模块，包括射频信号源、频谱分析仪、人机交互控制模块、增益调节模块、混频模块，所述频谱分析仪输出端通过所述人机交互控制模块与所述射频信号源输入端连接，所述人机交互控制模块与所述增益调节模块通讯连接，所述增益调节模块与所述混频模块连接，所述射频信号源输出端通过所述混频模块与所述增益调节模块输入端连接，所述增益调节模块输出端与所述频谱分析仪输入端连接。

一种L波段通用数据处理模块，包括温度传感器，所述温度传感器输出端与所述增益调节模块连接。 

所述增益调节模块包括主处理器、从处理器、数控衰减器、带宽滤波器，所述主处理器分别与所述人机交互控制模块、所述从处理器通讯连接，所述从处理器与人机交互控制模块通讯连接，所述主处理输入端与所述温度传感器输出端连接，所述主处理器第一输出端、所述主处理器第二输出端、所述主处理器第三输出端分别与所述混频模块一个输入端、所述数控衰减器第一输入端、所述带宽滤波器第一输入端连接，所述射频信号源输出端与所述混频模块另一个输入端连接，所述混频模块输出端与所述数控衰减器第二输入端连接，所述数控衰减器输出端与所述带宽滤波器第二输入端连接，所述带宽滤波器输出端与所述频谱分析仪输入端连接。 

所述混频模块包括跳频源、混频器，所述射频信号源输出端与混频器第二输入端连接，所述主处理器第一输出端通过跳频源与混频器第一输入端连接，混频器输出端与数控衰减器第二输入端连接。 

所述人机交互控制模块包括工控机。 

所述带宽滤波器输出端作为系统输出端，所述射频信号源输出端作为系统输入端。 

所述带宽滤波器包括一个或者多个带宽滤波器。 

所述主处理器包括FPGA或者DSP，所述从处理器包括ARM处理器。 

从上述本实用新型的结构特征可以看出，其优点是： 

人机交互控制模块通过主处理器来控制混频模块，对于经过混频模块的输入小信号通过数控衰减器，进行幅度调节；人机交互控制模块通过实时采集数控衰减器输出信号，与模拟中频输出信号幅度设置值进行比较，计算增益调节量，再通过与增益调节模块通讯，通过数控衰减器提高了系统模拟信号输出精度。整个系统形成了闭环控制系统，对于输入信号频率进行智能化的调节。，并且可以通过频谱分析仪将整个系统输出信号采集，在人机交互控制模块中显示，完成模拟中频输出信号的测试工作，节省了大量的工时，提高了效率。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中： 

图1 是本实用新型设计原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

 优选实施例 

设计原理：人机交互控制模块作为整个设计的核心模块（采用LabWindows／CVI软件作为系统软件开发及运行的核心平台，或者C++、VC等编程手段）实现控制功能，通过给主控制器(采用Verlog、或者VHDL编程语言进行模块化设计)下发控制命令，进而控制跳频源产生相应的本振信号与射频信号发生器产生的信号通过混频器进行信号混频，并通过数控衰减器进行幅值增益调节，然后再通过带宽滤波器进行带宽调节，再通过频谱分析仪，实现模拟中频输出信号的检测，将采集的输出信号通过人机交互控制模块显示并存储，完成输出信号幅值测试功能；人机交互控制模块根据频谱分析仪当前采集的模拟中频输出信号与储存于人机交互控制模块的模拟中频信号幅度值设置值（根据实际应用可变，工程应用中要求的标准值设置值是一组数据，包括各中频带宽下各频点的系统设置值），实时计算模拟中频输出信号幅值增益调节量，再通过控制主从处理器，实现主从处理器之间的通讯，将增益调节量通过从处理器、主处理器、数控衰减器实施给需要调节的信号，将输入信号进行校准。

总体设计：如图1，一种L波段通用数据处理模块，包括射频信号源、频谱分析仪、人机交互控制模块、增益调节模块、混频模块、温度传感器。频谱分析仪输出端通过人机交互控制模块与射频信号源输入端连接，人机交互控制模块与增益调节模块通讯连接，增益调节模块与混频模块连接，射频信号源输出端通过混频模块与增益调节模块输入端连接，增益调节模块输出端与频谱分析仪输入端连接，温度传感器输出端与增益调节模块连接。 

增益调节模块包括主处理器(FPGA或者DSP处理器)、从处理器(ARM处理器)、数控衰减器、带宽滤波器，主处理器分别与人机交互控制模块、从处理器通讯连接，从处理器与人机交互控制模块通讯连接，主处理输入端与温度传感器输出端连接，主处理器第一输出端、主处理器第二输出端、主处理器第三输出端分别与混频模块一个输入端、数控衰减器第一输入端、带宽滤波器第一输入端连接，射频信号源输出端与混频模块另一个输入端连接，混频模块输出端与数控衰减器第二输入端连接，数控衰减器输出端与带宽滤波器第二输入端连接，带宽滤波器输出端与频谱分析仪输入端连接。本设计通用模块会随温度变化产生温漂，使整个模块信号输出的增益发生变化，输出精度不高，所以通过温度传感器，不断检测环境温度，主处理器实时读取温度传感器采集的温度值进行判断，将温度值分段处理后，发送相应的控制信息给从处理器，从处理器通过接受主处理器控制信息，并回复信息给主处理器。 

主处理器：检测人机交互控制模块发送的控制信息，将频率控制码发送给跳频源、将带宽控制码发送给带宽滤波器，同时，将频率控制码、带宽控制码及温度段信息发给从处理器，将从处理器回发的衰减码发送给数控衰减器，在实时校准过程中检测到温度段信息、频率控制码、带宽控制码中任一个或几个发生了变化，就会触发控制从处理器调用新的衰减码。 

从处理器：检测并响应主处理器的检测命令，同时接收人机交互控制模块命令回发温度段信息，并将其存储。 

数控衰减器：调整混频模块输出信号通道的增益。主处理器给它输入6bit控制码（每bit产生0.5dB衰减，即步进0.5dB），共能产生31.5dB的衰减。亦可以用AT107或者功能类似的数控衰减器。 

带宽滤波器：调整数控衰减器输出的中频信号的带宽。主处理器控制数控衰减器之后的中频信号切换到相应中频带宽的通道，经过带宽滤波器输出相应带宽的中频信号，之后送频谱分析仪检测，输入带宽滤波器前后的中频信号带宽不同。带宽滤波器在本设计中可以是一个或者多个。 

混频模块包括跳频源、混频器，射频信号源输出端与混频器第二输入端连接，主处理器第一输出端通过跳频源与混频器第一输入端连接，混频器输出端与数控衰减器第二输入端连接。混频模块进行射频信号的一次下变频，使射频信号降到中频，一组频率控制码与一个本振信号对应，即让射频信号与本振信号一一对应（例如，人机交互模块控制射频信号源到1000MHz，同时给跳频源发送代表950MHz的控制码<这个由跳频源设计者提供>，使其输出950MHz的本振信号，然后1000MHz与950MHz在混频器进行混频）产生固定中频。混频器输入是射频信号和本振信号，输出中频信号。 

频谱分析仪：带有 GPIB接口，幅度测试的误差要小于1dB，也可通过相同功能的带有GPIB就可以被控制进而调用其幅度测试值功率计来测试（精度更高，误差小）。 

射频信号源：带有GPIB接口的射频信号源，接收人机交互控制模块控制，并产生L波段频率信号值，模拟实际雷达接收到的信号。 

具体过程：整个校准过程中在通过数控衰减器之前信号幅度保持不变，只是通过主处理器控制跳频源产生本振信号，再通过混频器将射频信号源产生的信号与本振信号通过信号混频变换为模拟中频信号，然后通过数控衰减器对信号的幅度进行增益调节，再通过带宽滤波器进行信号带宽调节，频谱分析仪检测带宽滤波器的模拟中频输出信号幅值，并将输出信号幅值反馈到人机交互控制模块中，以便于人机交互控制模块通过与模拟中频信号幅度值设置值进行比较，计算衰减码，人机交互控制模块通过与主从处理器通讯将衰减码发送给数控衰减器，通过其对输入数控衰减器的频率信号幅值进行增益校准，形成闭环控制。 

步骤一，初始化模块，人机交互控制模块通过主处理器切换到某路带宽滤波器(带宽滤波器可以有一个或者多个，每个带宽滤波器的带宽控制码通过主处理器设定为不同的带宽控制码)发送固定的带宽控制码，同时给主处理器发送频率控制码，触发主处理器读取从处理器中当点温度段信息(触发过程：人机交互控制模块先通过先发第二点的频率控制码，再发送第一点的频率控制码，主处理器判断频率控制码发生变化则会给从处理器发送包含当前温度、带宽、频率等信息的控制命令，从处理器接收主处理器发送的控制信息，从处理器回发给主处理器的是衰减码，同时人机交互控制模块将此时状态记录并显示； 

步骤二，人机交互控制模块给主处理器发送第一个点的频率控制码，同时控制射频信号源输出初始频率信号。

步骤三，人机交互控制模块给从处理器发送第一次衰减码(为数控衰减器最大衰减量的一半)，并触发主处理器调用从处理器第一次的衰减码(触发过程：人机交互控制模块先发第二个频率控制码，再发第一个频率控制码，通过判断频率控制码不相同，即可触发主处理器发送控制命令，调用从处理器的衰减码，以此类推，最后一点是先发倒数第二点频率控制码再发最后一点频率控制码来实现触发)，主处理器接收到从处理器发送的衰减码后，通过与控制数控衰减器通讯，实现对模拟中频输出幅度增益的调整，这个过程中若是温度发生变化，也可以触发主处理器调用从处理器的衰减码(触发过程与频率控制码发生变化的触发过程类似)。调整后中频信号经过带宽滤波器进行带宽调节，调节的输出信号发送给频谱分析仪。 

步骤四，人机交互控制模块读取频谱分析仪显示的幅度值，并将频谱分析仪输出模拟中频信号幅度值与模拟中频信号幅度值设置值进行比较判断，若满足输出要求，将中频输出幅度值存储，并开始测试下一个频点，若不满足，根据判断结果，进行衰减码加减操作，重新触发检测新的衰减码值是否符合要求，直到中频输出幅度值满足输出要求，进行下个频点的增益调节，其中对于衰减码值到达临界值后仍不满足输出设置要求，则提示是否继续校准。 

步骤五，校准完毕，L波段信号在不同带宽、温度段及频率点都会对应相应的衰减码，人机交互控制模块将存储的衰减码值进行线性插值算法，可以将未校准的温度段计算出相应的衰减码值，下发给从处理器进行存储。 

在整个校准过程中，可以通过频谱分析仪将整个系统输出信号采集，在人机交互控制模块中显示，完成模拟中频输出信号的测试工作。 

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。 

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 

Claims (8)

1.一种L波段通用数据处理模块，包括射频信号源、频谱分析仪，其特征在于还包括人机交互控制模块、增益调节模块、混频模块，所述频谱分析仪输出端通过所述人机交互控制模块与所述射频信号源输入端连接，所述人机交互控制模块与所述增益调节模块通讯连接，所述增益调节模块与所述混频模块连接，所述射频信号源输出端通过所述混频模块与所述增益调节模块输入端连接，所述增益调节模块输出端与所述频谱分析仪输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种L波段通用数据处理模块，其特征在于包括温度传感器，所述温度传感器输出端与所述增益调节模块连接。

3.根据权利要求1或者2所述的一种L波段通用数据处理模块，其特征在于所述增益调节模块包括主处理器、从处理器、数控衰减器、带宽滤波器，所述主处理器分别与所述人机交互控制模块、所述从处理器通讯连接，所述从处理器与人机交互控制模块通讯连接，所述主处理输入端与所述温度传感器输出端连接，所述主处理器第一输出端、所述主处理器第二输出端、所述主处理器第三输出端分别与所述混频模块一个输入端、所述数控衰减器第一输入端、所述带宽滤波器第一输入端连接，所述射频信号源输出端与所述混频模块另一个输入端连接，所述混频模块输出端与所述数控衰减器第二输入端连接，所述数控衰减器输出端与所述带宽滤波器第二输入端连接，所述带宽滤波器输出端与所述频谱分析仪输入端连接。

4.根据权利要求1或者2所述的一种L波段通用数据处理模块，其特征在于所述混频模块包括跳频源、混频器，所述射频信号源输出端与混频器第二输入端连接，所述主处理器第一输出端通过跳频源与混频器第一输入端连接，混频器输出端与数控衰减器第二输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种L波段通用数据处理模块，其特征在于所述人机交互控制模块包括工控机。

6.根据权利要求3所述的一种L波段通用数据处理模块，其特征在于所述带宽滤波器输出端作为系统输出端，所述射频信号源输出端作为系统输入端。

7.根据权利要求3所述的一种L波段通用数据处理模块，其特征在于所述带宽滤波器包括一个或多个。

8.根据权利要求3所述的一种L波段通用数据处理模块，其特征在于所述主处理器包括FPGA或者DSP，所述从处理器包括ARM处理器。

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