[发明专利]一种正交接收机综合实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及雷达、声纳、通信等应用领域的信号探测与参数估计技术领域，具体地指一种实现以正交接收机为核心的正交接收机综合实验装置。

背景技术

目标检测与参数估计技术是导弹、鱼雷等精确制导武器的核心技术之一，也是相关专业领域的核心课程之一。现代精确制导武器对目标的探测与识别主要由接收机完成，当前应用最为广泛的接收机形式是正交接收机。实现对目标检测和参数估计原理与应用的理解和掌握是目标检测与参数估计相关课程必须掌握的基础内容之一。如何实现对接收机工作原理与过程的理解和掌握，正交接收机工作原理是关键一环。现有相关课程教学活动中对于正交接收机工作原理的讲解基本采用理论讲授、公式推导等方式，缺乏简便直观的实验装置对整个正交接收机工作原理与过程进行演示、测量和操作，同时现有相关武器装备的实际功能电路异常复杂，不适合用于课堂教学使用，直接影响教学效果。单纯的理论讲解与公式推导难以达到学生掌握精确制导武器目标检测和参数估计方法与原理的目的。

发明内容

针对上述目标检测与参数估计相关内容教学手段中存在的不足，本发明提出一种安装和拆卸简单、方便的正交接收机综合实验装置，实现正交接收机信号处理过程的阶段展示，包括“相乘——滤波——整流——平方相加——积分——门限比较”，用于开设基于正交接收机的信号检测与参数估计实验。

本发明提供一种正交接收机综合实验装置，包括设置在机箱内的功能电路板和二次电源模块，以及设置在机箱面上的操作面板；所述操作面板上表面设置有输入信号接口，所述操作面板下底面设置有输出信号接口，所述输出信号接口与功能电路板的输入端连接，所述二次电源模块的供电输出端与功能电路板的供电端连接；所述功能电路板包括：随机噪声产生模块，用于提供高斯白噪声信号；信号相加与变换模块，用于将操作面板上输入的正弦信号与随机噪声产生模块输出的高斯白噪声信号相叠加，产生包含噪声的输入信号；参考信号产生模块，用于提供方波信号，其信号频率为正交接收机处理所需参考信号的2倍；正交参考分量产生模块，用于将方波信号进行处理，产生两路相位相差90°的参考信号；混频模块，用于将包含噪声的输入信号与两路相位相差90°的参考信号相乘得到两路混频后的输入信号；带通滤波模块，用于将两路混频后的输入信号中的无关频段滤掉，得到特定频段的输入信号；全波整流模块，用于将设定频段的输入信号处理为限幅的整流信号；平方相加模块，用于将两路限幅的整流信号处理为一路带有波动的信号；积分模块，用于将带有波动的信号处理为一个近似直流的信号；门限产生模块，用于提供一个高精度基准电压信号，其电压值由操作面板上的电压控制按钮控制调整；门限比较模块，用于将直流的信号与基准电压信号进行比较，比较结果通过操作面板进行测量或显示。

进一步地，所述操作面板的上表面设置有外接电源插座、保险丝、电源开关、外电源状态指示灯、二次电源状态指示灯、信号接入插座、四个接地插座、噪声设定电位计、噪声接入开关、滤波器设定波段开关、门限设定电位计、输出状态指示灯和至少15个测点端子。

进一步地，所述随机噪声产生模块利用齐纳二极管击穿效应经放大产生宽带噪声信号，随机噪声产生模块的幅度通过操作面板调整，所述随机噪声产生模块输出端与信号相加与变换模块输入端之间通过操作面板上的噪声接入开关连接。

进一步地，所述参考信号产生模块由单片机产生方波信号，其信号频率通过操作面板上的滤波器设定波段开关进行设定，该频率为正交接收机处理所需参考信号的2倍。

进一步地，所述正交参考分量产生模块为反向器和J-K触发器组成的分频电路，通过对单片机产生信号一路倒相和二分频处理，形成两路相位相差90°的参考信号。

进一步地，所述混频模块由模拟开关芯片构成，所述混频模块的输入端同时连接信号相加与变换模块、参考分量产生模块，由信号相加与变换模块输出信号正交参考分量产生模块的输出信号，共同实现输入混合信号与正交参考信号的乘法运算。

进一步地，所述带通滤波模块由LTC1164芯片和外围配置电阻构成，实现特定频段的带通滤波，所述全波整流模块由桥式检波二极管和运算放大器电路构成，实现限幅全波整流检波。

进一步地，所述平方相加模块为运算放大器组成的加法电路，完成求信号平方相加的功能，所述积分模块为由电阻电容组成的积分电路，完成对平方相加后信号的积分运算。