[发明专利]一种连续波无线电高度表测试装置

摘要

本发明公开了一种连续波无线电高度表的检测装置，通过上位机软件设置模拟高度和显示测量结果，再利用中频测试回波模块以及射频模块的协调工作，复现出与连续波无线高度表发射信号波形特征一致的延迟回波信号，最后通过高度检测装置检测测量的精准度，具有简单易行，灵活性高，检测效果更全面等特点，其次，测试人员只需根据需求对上位机软件进行参数设置，并将高度表、检测装置以及PC机正确连接，高度表检测装置将自行完成检测任务，操作简单，使用方便，仅需简单的几个操作步骤，最大限度的降低人员操作的复杂程度和工作量，提高工作效率。

主权项

1.一种连续波无线电高度表测试装置，其特征在于，包括：一上位机，用于设置连续波无线电高度的模拟高度，并根据该模拟高度计算出延迟回波时间，以及显示中频测试回波模块的测试参数；一射频功能模块，包括功分器、混频器、包络检波器、滤波器、功放；用于实现高频信号的前端处理和回波信号的后端处理；在高频信号的的前端处理时，连续波无线电高度表发射的连续信号经过功分器分为两路信号，其中一路信号经包络检波器获取信号包络；另一路信号经过混频器下变频至中频信号，经滤波后得到中频调制信号；在回波信号的后端处理时，中频测试回波模块复现的延迟回波信号经混频器上变频至高频，得到高频信号，再将高频信号按照连续波无线电高度表对延迟回波信号的功率要求进行功率放大；一中频测试回波模块，包括信号调理通道、FPGA和DDS模块；所述的信号调理通道包括AD采样模块和比较整形模块；AD采样模块根据FPGA提供的采样时钟对信号包络进行采样，再将采样值送入FPGA；比较整形模块将中频调制信号比较整形为脉冲信号，再送入FPGA做瞬时测频；所述的FPGA包括功率测量模块、瞬时频率测量模块、线性分析回归模块、回波频率产生模块、延迟回波控制模块、和通信控制单元；其中，功率测量模块将AD采样模块的采样值缓存后经通信控制单元上传至上位机计算，得到被测信号的功率并显示；瞬时频率测量模块对脉冲信号作调制域内无间歇瞬时测频，得到瞬时频率值，并将瞬时频率值通过通信控制单元一同上传至上位机显示；参数计算模块根据瞬时频率值得到脉冲信号的调制周期和瞬时频率最小/大值，并通过通信控制单元一同上传至上位机显示；线性分析回归模块对瞬时频率值做回归分析拟合出脉冲信号的斜率，再将该斜率送入回波频率值产生模块，产生回波频率值并送入存储模块存储；延迟回波控制模块根据瞬时测频值查找起始回波频率值，并根据上位机设置的延迟时间使能回波频率值存储模块，当延迟时间到来时，读出数字量的延迟回波信号送入换算单元中，得到与该回波频率值对应的32位的频率控制字，并行送入DDS模块中；所述的DDS模块，将FPGA送入的频率控制字转换为与之对应的模拟信号，即复现出模拟的延迟回波信号，并返回至射频功能模块；其中，中频测量回波模块复现延迟回波信号的具体过程如下：(2.1)、设初始测频闸门宽度T1，以T1为基准，瞬时频率测量模块对脉冲信号进行瞬时测频，得到瞬时频率值f1n，n＝1,2,…表示瞬时频率值个数，根据前后相邻两个瞬时频率值得到脉冲信号的调制周期TM、瞬时频率最小/大值，最后根据调制周期TM重新选择瞬时测频闸门宽度T2；(2.2)、以T2为基准，瞬时频率测量模块对脉冲信号进行瞬时测频，得到瞬时频率值f2n，根据瞬时频率值f2n查找到瞬时频率最小值的后一个测频闸门的测频值f2i，i＜n和瞬时频率最大值的前一个测频闸门的测频值f2p，p＜n，以测频值f2i为起点，以测频值f2p为终点，将该测频时刻范围内的瞬时频率值存入存储单元RAM1；(2.3)、对存储单元RAM1中选出的瞬时频率值做线性回归分析，拟合出脉冲信号的斜率k；(2.4)、根据拟合出斜率k和公式fx＝fs+(k/p')×t，计算出回波频率值fx，其中，fs为被测信号的最小频率值，p'为常数，t为递增变量，递增规律为1,2,3…，最后将产生的回波频率值fx依次存入频率值存储单元RAM2中；(2.5)、对上位机设置的延迟时间进行修正，具体的修正的公式为：其中，Tdelay为与模拟高度对应的延迟时间，Treal_delay为修正后真实的延迟时间，Ts为测得的高度表发射信号的调制周期；(2.6)、以新测频闸门宽度T2为基准，瞬时频率测量模块对脉冲信号进行瞬时测频，得到瞬时频率值f_3n，根据预设的比较查找范围(f₀+a×j，f₀+a×(j+1))，检测当前的瞬时频率值f_3i是否属于该范围，如果瞬时频率值f_3i属于该范围内，则使能计数器开始计数，并计算出具体的起始回波频率值在RAM2中的存储地址add，add＝j×b‑1+inc+anc；其中，f₀为频率值存储单元RAM2中0地址处的回波频率值，常量j表示第几段频率值，为小于n的正常数，f_max、f_min、T_M分别为频率最大值，频率最小值，调制周期；变量b＝a÷(k×t_s)，t_s为常量，inc＝(f_x‑f₀‑j×a)÷(k×t_s)，anc＝rem×2÷(k×t_s)，rem＝(f_x‑f₀‑j×a)％(k×t_s)；(2.7)、当延迟时间等于Treal_delay时，以起始回波频率值所在的回波地址add为基准，以ts为时间间隔，依次读出RAM2中存储的回波频率值；(2.8)、延迟回波控制模块读出数字量的延迟回波信号送入换算单元中，得到与该回波频率值对应的32位的频率控制字，并行送入DDS模块；(2.9)、DDS模块将频率控制字转换为与之对应的模拟信号，即复现出模拟的延迟回波信号；一连续波无线高度表，用于发射连续信号和接收复现的延迟回波信号，再根据两路信号在同一时刻的频率差得到装置的测量高度；一高度检测装置，从连续波无线高度表获取测量高度，再对比模拟高度和测量高度来检测连续波无线高度表的测高性能，并将测量高度传入上位机显示。