机载塔康综合测试仪的制作方法

1.本发明属于塔康系统测试技术领域，特别涉及机载塔康综合测试仪。


背景技术：

2.塔康系统由地面/舰载信标和机载设备组成，其中机载设备包括无线电收发信机、天线、控制和显示装置等。飞行员能从机载系统的距离测量设备(dme)上连续获得飞机相对地面台的距离和方位。当地面塔康信标台建好之后，需要通过校飞飞机进行测试，为提高校飞的通过率，须对塔康信标进行地面调试。现有技术中，塔康信标的地面调试通过将塔康机载设备、二线检测仪、ac
‑
ac电源转换器(220v50hz转115v400hz)等放置在不同高度、距离进行测试。由于机载设备、二线检测仪和ac
‑
ac电源转换器(220v50hz转115v400hz)等体积较大，连接复杂，故障率高，不便于携带，需要人力较多，给塔康信标的地面调试工作带来很大困难。
3.因此，提供一种新的机载塔康综合测试仪是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中塔康信标地面调试困难的缺陷，提供机载塔康综合测试仪。
5.本发明提供了机载塔康综合测试仪，包括主控/显示单元、视频单元、射频单元和电源单元；
6.所述主控/显示单元与所述视频单元通过串行总线连接；
7.所述射频单元与所述视频单元连接；
8.所述主控/显示单元为触摸液晶显示屏，通过控制界面实现工作状态的选择、参数的设置，显示操作结果和检测参数；
9.所述射频单元用于塔康频率的产生并接收塔康信标送来的测位测距脉冲信号，对其进行检测；
10.所述视频单元用于测量所述射频单元接收的塔康信号中的方位信息和距离信息，对接收的各种脉冲进行译码，并进行解算和计数，完成对射频单元的控制和检测；
11.所述电源单元与所述主控/显示单元、所述视频单元、所述射频单元电性连接。
12.进一步的方案为，所述视频单元包括依次连接的可编程阵列fpga、处理器arm、数字
‑
模拟转换器、模拟
‑
数字转换器和驱动器；
13.所述驱动器与所述射频单元连接；
14.所述处理器arm与所述主控/显示单元连接；
15.所述可编程阵列fpga完成测距信号的编码、距离的测量、输出功率的控制、接收信号的译码、包络信号的预处理；
16.所述处理器arm完成与主控/显示单元的通信、信号参数的解算、发射频率的控制
和综合测试仪自检；
17.所述数字
‑
模拟转换器和模拟
‑
数字转换器完成模拟信号和数字信号的转换。
18.进一步的方案为，所述处理器arm和驱动器之间还连接有运算放大器。
19.进一步的方案为，所述射频单元包括依次电性连接的恒温晶体振荡器、频率合成器、脉冲调制器、am调制器、隔离器、环形器、低噪声放大器、射频开关、混频器、agc电路、检波器；用于产生所需的工作频率、发射测距脉冲，并接收塔康信标送来的测位测距脉冲信号，并对所述测位测距脉冲信号进行检测；
20.所述检波器与所述视频单元连接。
21.进一步的方案为，所述am调制器和隔离器之间还设置有滤波器和功率放大器；
22.所述am调制器、滤波器、功率放大器和隔离器依次电性连接。
23.进一步的方案为，包括面板和机箱；
24.所述面板包括前面板和后面板；
25.所述主控/显示单元设置在前面板上，所述视频单元、射频单元和电源单元设置在所述机箱内部。
26.进一步的方案为，所述前面板还设置有射频端口、交流指示灯、交流电源开关。
27.进一步的方案为，所述口面板上设置有220v/50hz交流电源输入端口、保险管、直流指示灯、直流电源开关、28v直流电源输入端口、频综检测端口、调试端口。
28.进一步的方案为，所述保险管为2.5a保险管安装座，所述频综检测端口为sma型接头，所述调试端口为db9型接头，所述射频端口为n型接头。
29.进一步的方案为，所述射频单元单独封装在屏蔽盒中。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明结构紧凑，体积小，重量轻，便于移动，能极大地降低工作强度，适合于各种复杂环境的应用，为地面/舰载塔康信标的调试提供了便利。
附图说明
31.以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：
32.图1：机载塔康综合测试仪组成框图；
33.图2：主控/显示单元与视频单元连接示意图；
34.图3：视频单元组成框图；
35.图4：射频单元组成框图；
36.图5：电源单元组成框图；
37.图6：后面板部件排布示意图；
38.图7：机载塔康综合测试仪结构示意图；
39.图8：外场使用连接关系示意图；
40.图9：内场使用连接关系示意图；
41.图10：机载塔康综合测试仪显示界面；
42.图中：1 220v/50hz交流电源输入端口、2保险管、3直流指示灯、4直流电源开关、5 28v直流电源输入端口、6频综检测端口、7调试端口、8射频端口、9触摸显示屏、10交流指示灯、11交流电源开关。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
44.如图1所示，机载塔康综合测试仪由主控/显示单元、视频单元、射频单元和电源组成。综合测试仪各部分配合工作，主要完成方位、距离等塔康导航参数的测量，从而检测塔康信标设备的技术指标。
45.其中主控/显示单元采用触摸液晶显示屏，通过设计的控制界面，完成工作状态的选择、参数的设置，显示操作结果和检测参数。主控/显示单元与视频单元的信号传输采用串行总线，减少硬件连接，如图2所示。
46.综合测试仪加电开机后，用户通过主控/显示单元的触摸显示屏进行操作。通过点击触摸显示屏显示的各个参数，完成设备工作状态和工作参数的修改。主控/显示单元将改变的参数信息通过串口送到视频单元。同时，主控/显示单元接收视频单元送来的各种测量参数及设备自检信息，并进行显示，便于用户了解塔康信标状态及综合测试仪自身状态。
47.视频单元能够与主控/显示单元交换设置参数信息和检测参数信息；根据设置参数，实现整机的控制；根据综合测试仪的工作状态产生测距询问信号；能够测量射频单元接收的塔康信号中的方位信息和距离信息；对接收的各种脉冲进行译码，并进行解算和计数；完成对射频单元的控制和检测。
48.如图3所示，视频单元主要由可编程阵列fpga、处理器arm，数字
‑
模拟转换器d/a、模拟
‑
数字转换器a/d、运算放大器和驱动器组成，其中，可编程阵列fpga完成测距信号的编码、距离的测量、输出功率的控制、接收信号的译码、包络信号的预处理；处理器arm完成与主控/显示单元的通信、信号参数的解算、发射频率的控制和综合测试仪自检；a/d和d/a完成模拟信号和数字信号的转换。
49.视频单元的处理器arm通过接收主控/显示单元送来的信号参数和控制参数，对信号参数进行解算，信号参数的运算结果送入可编程阵列fpga；根据选择波道控制射频单元输出信号的频率；对可编程阵列fpga送来的方位预处理数据进行二次处理，解算出方位信息，同时解算出15hz和135hz调制度；并完成综合测试仪的整机自检。
50.可编程阵列fpga对射频单元送来的检波信号进行采样，对接收的脉冲信号进行半幅探测、编码识别、分类计数；同时对包络信号进行采样和预处理，并将数据送给处理器arm；根据处理器arm送来的信号参数，产生符合要求的测距询问脉冲，完成距离测量。
51.视频单元在处理器arm和可编程阵列fpga协调配合的工作中，完成方位信号、距离信号和脉冲信号的测量。同时，视频单元完成整机自检，并将需要测试的信号通过面板测试端子输出，便于维修和调试。
52.如图4所示，射频单元主要由恒温晶体振荡器、频率合成器、脉冲调制器、am调制器、功率放大器、隔离器、环形器和低噪声放大器、射频开关、滤波器、混频器、agc电路、检波器等组成。
53.射频单元完成塔康频率的产生；完成测距脉冲信号调制、功率放大；通过视频单元送来的控制信号完成射频频率、功率控制；同时对接收信号进行低噪声放大、滤波、下变频、脉冲检波和包络检波等。
54.射频单元在视频单元的控制下产生所需的工作频率、发射测距脉冲，并接收塔康信标送来的测位测距脉冲信号，对其进行检测。射频单元分为发通道和收通道。
55.发通道完成测距信号的产生和幅度控制。频率合成器在视频单元送来的波道控制码的控制下，产生相应波道的射频信号，并产生频率锁定信号，送给视频单元进行监测；视频单元产生的测距询问视频信号送到调制器对射频信号进行调制，产生符合塔康测距信号规范的塔康射频信号，该信号通过滤波器、功率放大器、隔离器和环形器后通过电缆或天线送给塔康信标设备。
56.收通道完成塔康测位测距信号的接收和检测。从塔康信标设备送来的测位测距信号经过环形器、滤波器后，进入低噪声放大器。放大后的信号通过混频器混频后，频率变为63mhz，进入射频开关。选择开关用于工作和自检选择，工作时的信号或自检信号经过开关后送到agc放大器，放大后在二级混频器与dds送来的二级本振进行混频，混频后的信号经过滤波、放大、检波后输出，检波信号一方面输出送给视频单元进行检测，一方面送给agc放大器进行agc控制，保证检测信号的稳定。
57.如图5所示，电源单元包括开关电源模块和直流电源变换模块，将输入的220v/50hz交流电和28v直流电转换成12v直流电送给视频单元、射频单元和主控/显示单元。
58.当采用交流供电时，输入的220v/50hz交流电经过开关电源模块变换为直流28v，再通过dc
‑
dc变换为直流12v；当采用直流供电时，输入的28v直流电经过dc
‑
dc模块变换为直流12v。
59.产生的12v直流电送给视频单元、射频单元和主控/显示单元供电，各模块根据需要，二次变换为所需电压。
60.在本实施例中，机载塔康综合测试仪的外形尺寸为330(长)
×
260(宽)
×
164(高)mm；机箱重量：6kg。综合测试仪主要组成部分按结构可分为：面板和机箱(用于安装电子单元)，同时备有包装箱(用于存放机箱和电源线等)。根据其使用特点，综合测试仪采用便携式机箱，箱体为密封结构，充分考虑了工作环境特性、热特性和电磁屏蔽性。射频单元单独封装在屏蔽盒中，从根本上解决了emc问题。
61.综合测试仪采用模块化设计思路，体积小、重量轻、强度高，便于维修。
62.本设备使用外部电源供电，可用220v交流电源供电，也可用28v直流电源供电。设备具有极性转换功能，对输入直流电源无极性要求。
63.综合测试仪输出射频功率为10w，禁止空载使用。外场使用时，综合测试仪输出端必须连接天线；内场使用时，综合测试仪输出端必须外接不小于30db的衰减器。
64.如图6和图7所示，220v/50hz交流电源输入端口1为交流标准插座，为设备连接220v/50hz交流电源，保险管2为2.5a保险管安装座，打开直流电源开关，直流指示灯3亮，打开直流电源开关4，直流电源供电启动。28v直流电源输入端口5为二芯插座，为设备连接28v直流电源。频综检测端口6为sma型接头，厂家用于设备的维护和调试。调试端口7为db9型接头，用于引出关键点测试信号，供维修/测试使用。射频端口8为n型接头，用于发送和接收塔康射频信号。触摸显示屏9提供与用户的人机接口，可进行参数设置和显示。
65.如图8所示，外场使用时，综合测试仪射频端口通过射频电缆与天线相连，放置于距离塔康信标台1～10km处。
66.如图9所示，内场使用时，综合测试仪射频端口连接40db衰减器后，通过射频电缆
与信标设备相连。
67.当采用交流220v供电时，将交流电源线连接好后，闭合前面板交流电源开关，则系统开机启动；再次按下该按钮，则系统关机。
68.当采用直流28v供电时，将直流电源电缆连接好后，闭合后面板电源开关，则系统开机启动；再次按下该按钮，则系统关机。
69.设备加电后，系统自动运行应用软件，触摸屏的显示界面如图10所示。
70.机载塔康综合测试仪用户应用软件界面由控制参量、导航参量两个区域组成。
71.其中右侧部分为“控制参量”区，是用户信息操作输入区域，用来选择综合测试仪当前的工作模式、工作波道；左侧部分为“导航参量”区，显示综合测试仪测量的方位、距离及信标台发射信号参数指标等导航参量。
72.工作状态选择
73.用户通过点击“控制参量”区“开/关”、“收”、“收/发”、“空/空”、“自检”按钮，切换工作状态。
74.综合测试仪加电开机后，默认为“关”，点击“关”按钮变为“开”。
75.各工作状态功能如下：
76.(1)“收”状态：综合测试仪工作在测位状态，只接收塔康信标送来的测位信号、识别信号；综合测试仪的发射机关闭，不发射信号。
77.(2)“收/发”状态：综合测试仪工作在测位、测距状态，接收塔康信标送来的测位信号、识别信号和测距应答信号；发射测距询问信号。
78.(3)“空/空”状态：综合测试仪工作在空对空测距状态，发射测距询问信号，接收测距应答信号。
79.(4)“自检”状态：综合测试仪完成自身自检，保证设备状态正常
80.4.4.3.3工作波道设置
81.用户通过点击“控制参量”区“x”、“y”按钮完成x模式和y模式的设置。
82.通过点击“控制参量”区“ 1”、
“‑
1”、“ 10”、
“‑
10”按钮完成工作波道设置。点击“ 1”、
“‑
1”按1个波道步进调整，点击“ 10”、
“‑
10”按10个波道步进调整。
83.4.4.3.4导航参量显示
84.设备加电工作后，在“导航参量”区显示从接收信号中解算的相关导航信号参量。
85.显示的导航参量包括：
86.(1)方位：测量相对于塔康信标台的方位值，单位
°
。
87.(2)距离：测量相对于塔康信标台的斜距值，单位km。
88.(3)15hz调制度：包络信号中15hz信号的调制度，单位％。
89.(4)135hz调制度：包络信号中135hz信号的调制度，单位％。
90.(5)主基准群数：1秒内接收的主基准群次数，单位群/秒。
91.(6)辅基准群数：1秒内接收的辅基准群次数，单位群/秒。
92.(7)接收脉冲个数：1秒内接收的所有脉冲的个数，单位个/秒。
93.(8)台站识别码：接收的台站识别码，a～z最多4个字母。
94.(9)询问脉冲对数：1秒内发送的询问脉冲对个数，单位对/秒。
95.(10)应答脉冲对数：1秒内接收的应答脉冲对个数，单位对/秒。
96.(11)应答概率：1秒内接收到的应答脉冲对与发送的询问脉冲对的数量比，单位％。
97.(12)发射功率：发射的询问脉冲峰值功率，单位dbm。
98.(13)接收功率：接收信号的功率，单位dbm。
99.(14)设备状态：综合测试仪实时自检状态。
100.本实施例的主要技术参数如下
101.射频频率及波道
102.工作频率962mhz～1213mhz，频率间隔为1mhz，252个波道，分为x模式和y模式，频率稳定度
±1×
10
‑6，波道转换时间不大于1秒。如表1所示：
103.表1：不同模式频率范围表
[0104][0105][0106]
射频输出电平范围
[0107]
测距脉冲峰值功率40dbm
±
1dbm，且双脉冲的峰值功率之差不大于1db。
[0108]
发射信号指标
[0109]
测距询问脉冲
[0110]
发射距离询问脉冲对，脉冲为钟形脉冲。地
‑
空模式x方式时，双脉冲间隔为12μs，y方式时为36μs；空
‑
空模式x方式时，双脉冲间隔为12μs，y方式时为24μs。
[0111]
询问脉冲重复频率搜索时≤150对/s，跟踪时20～30对/s。
[0112]
钟形脉冲波形
[0113]
(1)前沿上升时间：2.0
±
0.5μs；
[0114]
(2)后沿下降时间：2.5
±
0.5μs；
[0115]
(3)脉冲宽度：3.5
±
0.5μs；
[0116]
(4)顶部不应低于前后沿的95％点连线。
[0117]
接收信号指标
[0118]
方位测量
[0119]
在信号合成调制度为20％～60％，输入信号强度为
‑
70dbm条件下，满足：
[0120]
(1)在0～360
°
范围内测位误差为≤1.5
°
；
[0121]
(2)连续跟踪速度≥
±
20
°
/s；
[0122]
(3)方位搜索时间≤6s，方位记忆时间4～8s；
[0123]
(4)方位自检指示180
°±5°
。
[0124]
调制度测量(15hz和135hz)
[0125]
(1)测量精度：
±
1％；
[0126]
(2)测量范围：0～100％。
[0127]
距离测量
[0128]
输入信号强度为
‑
70dbm条件下，满足：
[0129]
(1)在0～10km，误差≤
±
0.2km；
[0130]
(2)连续跟踪速度＞
±
1500m/s；
[0131]
(3)距离搜索时间≤3s，距离记忆时间10～15s；
[0132]
(4)距离自检指示199.9km
±
0.2km。
[0133]
接收功率测量
[0134]
测量接收信号功率电平。
[0135]
脉冲数量测量
[0136]
测量每秒脉冲数量。
[0137]
脉冲种类：主基准群数、辅基准群数、测距询问脉冲对数、测距应答脉冲对数、总脉冲个数。
[0138]
显示参数指标
[0139]
方位显示
[0140]
(1)显示范围：0～359.9
°
；
[0141]
(2)显示分辨率：0.1
°
。
[0142]
调制度显示(15hz和135hz)
[0143]
(1)显示范围：0～100％；
[0144]
(2)显示分辨率：1％。
[0145]
距离显示
[0146]
(1)显示范围：0～500公里；
[0147]
(2)显示分辨率：0.1公里。
[0148]
脉冲数量显示
[0149]
(1)主基准群显示范围：0～20群/秒；
[0150]
(2)辅基准群显示范围：0～150群/秒；
[0151]
(3)测距应答脉冲对显示范围：0～200对/秒；
[0152]
(4)脉冲总数显示范围：0～20个/秒。
[0153]
功率显示
[0154]
(1)发射功率显示分辨率0.1dbm；
[0155]
(2)接收功率显示分辨率1dbm。
[0156]
环境条件
[0157]
(1)工作温度
‑
10℃～ 55℃；
[0158]
(2)储存温度
‑
55℃～ 70℃；
[0159]
(3)相对湿度95％～98％。
[0160]
电源
[0161]
(1)单相交流电源，50hz，220v
±
10％；
[0162]
(2)直流电源，28v
±
20％；
[0163]
(3)功耗不大于18w。
[0164]
mtbf值
[0165]
2000小时。
[0166]
体积与重量
[0167]
体积：330(长)
×
260(宽)
×
164(高)mm；
[0168]
重量：不大于6kg。
[0169]
连续工作时间
[0170]
24小时。
[0171]
本发明功能如下：
[0172]
(1)具有单接收、收/发和自检三种工作模式；
[0173]
(2)实现相对于塔康信标台的方位角测量；
[0174]
(3)实现相对于塔康信标台的距离测量；
[0175]
(4)测量塔康信标台的台站识别码；
[0176]
(5)测量方位信号中15hz、135hz包络信号调制度；
[0177]
(6)测量单位时间内接收信号中主基准信号、辅基准信号、测距回答信号及脉冲的个数；
[0178]
(7)计算塔康信标台测距应答概率；
[0179]
(8)具有自检功能；
[0180]
(9)显示测量的各个参量值。
[0181]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。