CN204405834U - 一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置 - Google Patents
一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204405834U CN204405834U CN201520135667.2U CN201520135667U CN204405834U CN 204405834 U CN204405834 U CN 204405834U CN 201520135667 U CN201520135667 U CN 201520135667U CN 204405834 U CN204405834 U CN 204405834U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pulse
- delay
- height
- signal
- analogue means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/882—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for altimeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
- G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
- G01S7/406—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes using internally generated reference signals, e.g. via delay line, via RF or IF signal injection or via integrated reference reflector or transponder
- G01S7/4065—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes using internally generated reference signals, e.g. via delay line, via RF or IF signal injection or via integrated reference reflector or transponder involving a delay line
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本实用新型提出一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，属于航空电子设备测试与诊断技术领域。本实用新型实现了高度表测高量程内任意高度模拟、高度动态变化模拟和应答概率模拟。该模拟装置包括：信号接收模块，将高度表发射信号进行测频、检波、比较，形成TTL电平的基准脉冲；数字信号处理模块，采用FPGA对基准脉冲进行可编程的精密延时、脉宽控制、应答概率模拟等处理，产生延时量、脉冲宽度、脉冲个数均受控的延时脉冲；信号发射模块，利用延时脉冲信号控制模拟开关，实现脉冲调制的模拟回波信号。本实用新型的实施例适用于现役各型脉冲体制无线电高度表内、外场功能和性能检测、维修。
Description
技术领域
本实用新型属于航空电子设备测试与诊断技术领域，具体涉及一种脉冲体制无线电高度表(以下简称高度表)任意高度模拟装置，适用于机载高度表外场和内场性能检测。
背景技术
脉冲体制无线电高度表是飞机重要的导航设备之一，用于测量飞机和地面之间的垂直高度。高度表通过准确测量高频发射脉冲与地面反射回波脉冲之间的时间间隔，换算成飞机距离地面的高度，并将高度值显示在指示器上。
对高度表性能的测试，需要在地面对高度表发射的射频脉冲信号进行可控的延时后，再送回高度表收发机，以此实现对飞机飞行高度的模拟。传统的高度模拟方法是，利用声表面波延迟线或光纤抽头延迟线等方式，对高度表发射脉冲进行固定延时，模拟相应的高度值。这种方法不仅成本较高，而且在使用中存在较大的局限性，主要包括：(1)只能模拟若干特定高度值，无法进行高度表测高量程内任意高度的模拟；(2)只能进行离散位置的静态测试，不能仿真飞机进场、出场阶段高度动态变化过程，无法检验高度表动态跟踪能力；(3)不能模拟实际飞行中部分脉冲丢失状态(高度表收发机应答概率变化)，无法检验高度表在复杂地形下的跟踪性能。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型目的在于，提出一种基于FPGA的高度表任意高度值模拟装置。该装置不仅可以模拟产生从10米至高度表最大测高范围内的任意高度值(精度为1米)，还能够模拟不同速度的高度变化过程，以及不同应答概率下的脉冲状态，更贴近高度表的实际工作状态。该方法适用于高度表内、外场的性能检测和故障隔离，可大大减小高度表模拟器的体积、重量，降低成本。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种实现高度表任意高度模拟的装置，包括信号接收模块、数字信号处理模块和信号发射模块。所述的信号接收模块，将高度表发射的脉冲调制信号进行测频、检波、比较等处理，形成TTL电平的脉冲信号，即基准脉冲；所述的数字信号处理模块，采用FPGA对基准脉冲进行可编程的精密延时、脉宽控制、应答概率模拟等处理，产生延时量、脉冲宽度、脉冲个数均受控的延时脉冲；所述的信号发射模块，产生与高度表发射信号频率一致的载波信号送至模拟开关，并利用延时脉冲控制模拟开关通断，实现对载波信号的脉冲调制，形成高度表的模拟回波信号。基准脉冲与延时脉冲的时间差△t，对应着要模拟的高度值H，其对应关系可用公式H＝C·△t/2来表示，显然延时时间6.7ns对应模拟高度值1米。
△t可由FPGA灵活控制产生，因此不仅能精确模拟任意高度值，还可以模拟高度实时变化过程。本实用新型已成功应用于某型脉冲体制无线电高度表原位性能测试设备，适用于现役各型脉冲体制无线电高度表内、外场性能检测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的基本原理示意图。
图2是本实用新型的一种实施例原理框图。
图3是图2中信号接收模块一种实施例原理框图。
图4是图2中数字信号处理模块一种实施例原理框图。
图5是时钟信号数字移相后的一种实施例示意图。
图6是图2中信号发射模块一种实施例原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细的描述。
本实用新型中高度表高度模拟的基本原理如图1所示，体现了高度模拟过程中的信号变换过程。先将高度表发射的射频脉冲调制信号转换成TTL电平的基准脉冲，再对基准脉冲上升沿进行可编程的数字化精密延时处理，并根据测量到的发射脉冲宽度形成相同脉宽的延时脉冲，然后利用该脉冲信号对与高度表发射信号同频的载波进行脉冲调制，从而产生与高度表发射信号频率及脉宽一致的模拟回波信号。只需精确控制基准脉冲的延时量，即可实现对高度表任意高度的模拟。
本实用新型的一个实施例如图2所示，其功能电路主要包括信号接收模块1、数字信号处理模块2和信号发射模块3，依次顺序连接。信号发射模块3的脉冲调制信号输出经功率调整后以无线或有线方式与高度表收发机的接收端口连接。为了使模拟的最低高度值尽量小，应选用低延时器件并优化信号处理算法，以减少电路的系统延时，本实施例可模拟的最低高度为10米。
图3是图2中信号接收模块1一种实施例原理框图，包括限幅器11、定向耦合器12、瞬时测频模块13和快速检波比较器14。信号接收模块1可通过有线或无线方式接收高度表发射信号，由于高度表发射信号功率较大(一般大于100W)，先采用限幅器11进行过功率保护，限幅器11的输出端接定向耦合器12的输入端，定向耦合器12的耦合端输出接瞬时测频模块，用于高度表发射信号载波频率的测量，定向耦合器12的直通端接快速检波比较器13的输入端。快速检波比较器13的检波输出端接数字信号处理模块2的A/D转换电路的输入端，用于对发射信号脉冲宽度的测量；快速检波比较器13的比较输出端接所述数字信号处理模块2的FPGA的脉冲前沿检测端口，提供后续数字延时的基准脉冲；快速检波比较器的判决门限输入端连接数字信号处理模块2的D/A转换电路的输出端，以灵活适应不同型号高度表对比较器判决门限要求的差异。
本实施例中，所述限幅器11的限幅电平为20dBm，所述定向耦合器12的耦合度为10dB，所述快速检波比较器13采用LTC5564。
图4是图2中数字信号处理模块2一种实施例原理框图，包括A/D转换电路21、D/A转换电路22和FPGA 23。信号接收模块1检波输出的脉冲包络，经A/D转换电路21转换成数字量，供FPGA 23进行发射信号的脉宽测量，信号接收模块1的测频结果以数字量形式直接提供给所述FPGA 23，FPGA通过所述D/A转换电路22产生所述检波比较器13所需的判决门限值。
本实施例核心在于FPGA 23内部逻辑设计，主要包括发射信号脉宽检测、比较器门限生成、延时脉冲发生器、高度变化曲线存储及回放、应答概率生成、脉冲输出控制以及频率控制等逻辑模块，实现全数字化任意高度模拟目的。
本实施例所述FPGA芯片23采用EP2C35F672C6ES，工作时钟150MHz。
高度表在低高度和高高度时脉冲宽度不同，不同型号的高度表脉冲宽度也不尽相同，为保证所述高度模拟装置能自适应地满足不同型号的高度表回波信号模拟要求，本实施例采用计数器对高度表发射脉冲宽度进行测量，发射脉冲上升沿来临时开始计数，发射脉冲下降沿来临时停止计数，测量误差为2个时钟周期约13ns。将脉宽测量值传递至所述延时脉冲发生器。
所述延时脉冲发生器包括脉冲前沿检测、延时控制器和脉宽控制器。
所述脉冲前沿检测采用了基于数字移相的脉冲上升沿检测技术。图5是时钟信号数字移相后的一种实施例的示意图，本实用新型利用FPGA芯片内部的PLL将150MHz时钟信号转换成6路移相信号，每一路之间相位差60°，用这6路移相信号同时检测所述的基准脉冲上升沿，优先检测到的作为有效数据，等效于800MHz工作时钟的检测精度，对高度模拟误差影响小于0.2米。检测到基准脉冲上升沿的同时，触发所述延时控制器工作。
所述延时控制器用来产生与模拟高度值等效的延时量。将需要模拟的高度值换算成理论延时量，减去电路系统固有延时，就是实际需要控制的延时量，经试验验证，本实施例系统固有延时约67ns，相当于10米的模拟高度。为保证高度模拟的准确度，根据要模拟的高度范围，分别采用不同方式实现所述延时控制器功能。
本实用新型的一个实施例中，模拟高度值大于60米时，使用一个14位计数器作为延时计数器，工作时钟150MHz，在所述基准脉冲上升沿时刻开始计数，达到延时量时停止计数，计数器清零并输出延时触发信号，由于计数法会导致1个时钟的固定延时误差，需在FPGA运算时给予补偿，假设需要模拟高度h米，则需要计(h-11)个脉冲。延时精度为计数器时钟周期，因此高度模拟步进量为1米；延时范围取决于计数器位数，因此最大可模拟高度值大于16000米，覆盖现有各型机载高度表测高量程。为克服计数器在低高度模拟时的1个时钟的延时误差，当模拟高度值在10米至60米之间时，采用移位寄存器进行精确的延时控制，具体实现方式是在150MHz时钟下利用一个51位移位寄存器进行移位操作，每一次移位操作延时6.7ns，等效于增加1米的模拟高度，达到延时量时停止移位，并输出延时触发信号，假设移了m位，相当于模拟高度值(m+10)米。
所述延时触发信号用于启动所述脉宽控制器工作，脉宽控制器采用一个8位计数器进行脉宽测量计数，工作时钟150MHz，计数开始时输出高电平，计数值达到脉宽量，计数器清零并输出低电平，这样就产生了一个延时和脉宽均受控的脉冲信号，即所述的延时脉冲。
本实用新型的一个实施例采用高度变化曲线存储与回放技术，将用户预置的高度值变化规律以数据表格的形式存储在所述FPGA的RAM中，回放时根据曲线中每一段高度变化的起始值和速度，对脉冲延时量进行动态赋值，从而实现高度模拟的实时变化。
应答概率模拟的实现方式是，采用一个18位计数器对所述的延时脉冲进行计数，脉冲个数达到预置的应答概率要求，立即关断延时脉冲的输出，从而模拟不同应答概率时部分回波脉冲丢失状态。
图6是信号发生模块3的一种实施例的原理框图，包括频综31和模拟开关32。频综31的控制端与FPGA 23连接，频综31的输出端连接到模拟开关32的输入端。FPGA 23根据测频模块提供的测量结果，产生频率控制字，使频综31输出与高度表发射信号频率一致的载波信号，同时利用所述的延时脉冲信号控制模拟开关32通断，以实现脉冲调制的模拟回波信号。
本实施例中所选频综型号为ADF4158，模拟开关为C波段单通道单刀单掷开关。
Claims (7)
1.一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，包括信号接收模块(1)、数字信号处理模块(2)和信号发射模块(3)依次顺序连接，其特征在于：信号接收模块(1)，将高度表发射的脉冲调制信号进行测频、检波、比较等处理，形成TTL电平的基准脉冲；数字信号处理模块(2)，对基准脉冲进行数字化精密延时处理和脉宽控制，产生延时量、脉冲宽度、脉冲个数均受控的延时脉冲；信号发射模块(3)，产生与高度表发射信号频率一致的载波信号送至模拟开关，并利用所述延时脉冲控制模拟开关通断，实现对载波信号的脉冲调制，形成高度表的任意高度模拟回波信号。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于：信号接收模块(1)包括限幅器(11)、定向耦合器(12)、瞬时测频模块(13)和快速检波比较器(14)。
3.根据权利要求2所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于：利用快速检波比较器(14)将高度表发射的射频脉冲调制信号转换成TTL电平基准脉冲，便于进行后续的数字化延时处理。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于：数字信号处理模块(2)包括A/D转换电路(21)、D/A转换电路(22)和FPGA(23)。
5.根据权利要求4所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于：FPGA(23)内部逻辑设计采用脉冲前沿检测、延时控制器和脉宽控制器对所述基准脉冲进行处理，形成延时量和脉宽均受控的延时脉冲。
6.根据权利要求4所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于：在FPGA(23)中采用高度变化曲线存储与回放技术，将用户预置的高度值变化规律以数据表格的形式存储在所述FPGA的RAM中，回放时根据曲线中每一段高度起始值和变化速度，对脉冲延时时间进行动态赋值，以此实现高度模拟的实时变化。
7.根据权利要求4所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于：在FPGA(23)中采用一个18位计数器对所述的延时脉冲进行计数，脉冲个数满足预置的应答概率要求，立即关断延时脉冲的输出，模拟不同应答概率下部分回波脉冲丢失状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520135667.2U CN204405834U (zh) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | 一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520135667.2U CN204405834U (zh) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | 一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204405834U true CN204405834U (zh) | 2015-06-17 |
Family
ID=53429683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520135667.2U Active CN204405834U (zh) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | 一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204405834U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104730502A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-06-24 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | 一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置 |
| CN107835013A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-03-23 | 成都前锋电子仪器有限责任公司 | 一种用于脉冲码型发生器的定时电路 |
| CN114442058A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-05-06 | 烟台初心航空科技有限公司 | 用于航空高度表的应用效能检测装置 |
-
2015
- 2015-03-10 CN CN201520135667.2U patent/CN204405834U/zh active Active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104730502A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-06-24 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | 一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置 |
| CN107835013A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-03-23 | 成都前锋电子仪器有限责任公司 | 一种用于脉冲码型发生器的定时电路 |
| CN114442058A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-05-06 | 烟台初心航空科技有限公司 | 用于航空高度表的应用效能检测装置 |
| CN114442058B (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-01 | 烟台初心航空科技有限公司 | 用于航空高度表的应用效能检测装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104730502B (zh) | 一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置 | |
| CN105333887B (zh) | 无线电高度表信号模拟系统 | |
| CN107728127B (zh) | 一种雷达模拟测试系统 | |
| CN203848908U (zh) | 雷达物位计系统 | |
| CN204086526U (zh) | 一种雷达回波模拟器 | |
| CN102435984B (zh) | 一种多普勒雷达回波模拟装置及其实现方法 | |
| CN103248384B (zh) | 一种基于无线脉冲技术的天线测试方法与系统 | |
| CN204405834U (zh) | 一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置 | |
| CN105158763A (zh) | 基于连续波体制的气象雷达系统及其控制方法 | |
| CN102866389A (zh) | 双通道雷达回波模拟器及产生双通道雷达回波信号的方法和系统 | |
| CN208270756U (zh) | 机载火控雷达目标信号模拟系统 | |
| CN203490363U (zh) | 一种高度表综合检测仪 | |
| CN205899013U (zh) | 一种基于全固态相参技术开发的x波段雷达装置 | |
| CN208805564U (zh) | 一种雷达信标机 | |
| CN103675849B (zh) | 一种卫星导航接收机抗多径性能自动化测试装置 | |
| CN109001697A (zh) | 一种多目标雷达回波模拟器 | |
| CN107367717A (zh) | 一种雷达多目标中频仿真装置 | |
| CN104597440A (zh) | 基于目标运动匹配的智能雷达 | |
| CN207051476U (zh) | 一种基于线性调频体制的多通道激励源发射系统 | |
| CN109030939A (zh) | 一种多通道同步测频装置 | |
| CN105699958A (zh) | 一种基于无线载波通信技术的测距装置 | |
| CN207037070U (zh) | 一种数字雷达综合模拟器 | |
| CN103033800B (zh) | 一种精密测距监测单元电路及功能的实现方法 | |
| CN204964751U (zh) | 高度表综合检测系统 | |
| CN103616677B (zh) | 一种无线电高度表及飞行器高度测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |