一种基于PXI结构的塔康信号速度参数的校准方法及装置与流程

一种基于pxi结构的塔康信号速度参数的校准方法及装置
技术领域
1.本发明涉及仪器计量技术领域，尤其是一种自动校准的方法及装置，可用于塔康信号速度参数的校准测试。


背景技术：

2.在导航设备的调试、检验和现场维护过程中必须对塔康信号的速度参数进行校准，以验证导航设备的性能指标。
3.目前在测量塔康信号的速度参数时，还没有相应的达到准确度要求校准方法，仅能使用一般使用脉冲功率源结合数字示波器，利用脉冲功率源为塔康信号模拟器提供激励信号，数字示波器测量激励与应答之间的时间延时。而针对在时间上处于变化的速度参数，则只能才能读秒表计时的方法，测量准确度极低，无法进行有效校准。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于pxi结构的塔康信号速度参数的校准方法及装置。本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于pxi结构的塔康信号速度参数的校准方法及装置，该系统基于pxi总线的系统架构，节省了系统体积，集成了测试功能，并提高了校准准确度，使塔康信号速度参数能够最终溯源至国家标准。为了实现上述目的，本发明采用pxi结构的测试系统，利用触发信号，进行宽带高速信号的存储测量测量，
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
6.步骤一：按照图1连接pxi结构的测试系统；将塔康信号模拟器连接至单定向耦合器(5)的耦合向的一个直通端口，pxi矢量信号发生器板卡(3)连接至定向耦合器(5)的另一个直通端口，pxi信号分析模块(4)连接至定向耦合器(5)的耦合端口，pxi矢量信号发生器板卡(3)的触发输出端口连接至pxi信号分析模块(4)的触发输入端口；
7.步骤二：设置pxi信号分析模块(4)的本振频率为gjb 914的一个波道，使得pxi信号分析模块(4)根据gjb 914设置为gjb 914中应答信号的对应波道，并设置pxi矢量信号发生器板卡(3)发射带双脉冲调制的塔康激励信号，发射周期为t；
8.步骤三：将pxi信号分析模块(4)设置为触发采集模式；
9.步骤四：开始采集应答信号，将每次触发后采集得到的波形在pxi零槽控制器(2)中进行存储；
10.步骤五：调用pxi零槽控制器(2)中采集得到的每个波形文件，测量i次采集到的应答信号的前沿(50％幅度点)与触发信号之间的时间差为ti；
11.步骤六：根据测量得到的时间差ti计算速度测量结果，计算公式为：
12.13.其中，c为光速，得到该速度测量结果后，提供给模拟器使用单位，用以修正模拟器速度值，校准被测设备。
14.本发明还提供一种基于pxi结构的塔康信号速度参数的校准装置，包括pxi机箱(1)，pxi零槽控制器(2)、pxi矢量信号发生器板卡(3)、pxi信号分析模块(4)和单定向耦合器(5)，pxi零槽控制器(2)、pxi矢量信号发生器板卡(3)和pxi信号分析模块(4)均连接至pxi总线，并将pxi零槽控制器(2)、pxi矢量信号发生器板卡(3)、pxi信号分析模块(4)集成安装在pxi机箱(1)内，pxi零槽控制器(2)通过pxi总线控制pxi矢量信号发生器板卡(3)和pxi信号分析模块(4)，pxi矢量信号发生器板卡(3)连接到单定向耦合器(5)一个直通端口，被测塔康信号模拟器连接到单定向耦合器(5)的另一个直通端口，pxi信号分析模块(4)连接到单定向耦合器(5)的耦合端口。
15.所述一种基于pxi结构的塔康信号速度参数的校准装置的pxi矢量信号发生器板卡(3)发射塔康信号模拟器所需的激励信号，编辑pxi矢量信号发生器板卡(3)的激励信号的脉冲波形为前沿上升时间为(2.0
±
0.25)μs，10％～90％幅度，后沿下降时间为(2.5
±
0.5)μs，90％～10％幅度，半幅度点脉冲宽度为(3.5
±
0.5)μs的圆滑波形，发射周期为t的双脉冲信号；在实际应用中，当塔康信号模拟器所需的激励信号功率大于pxi矢量信号发生器板卡(3)的最大输出功率时，在pxi矢量信号发生器板卡(3)的输出端口增加功率放大器，提高pxi矢量信号发生器板卡(3)的输出功率；同时pxi矢量信号发生器板卡(3)发射触发信号给pxi矢量信号发生器板卡(3)作为激励信号和应答信号的参考。
16.所述的pxi信号分析模块(4)包括本振源板卡、下变频板卡和中频数字化板卡；激励信号经本振源板卡和下变频板卡混频下变频后，由中频数字化板卡进行中频采集；pxi矢量信号发生器板卡(3)的触发信号连接至中频数字化板卡的触发输入端口；在采集应答信号时，根据应答信号的特点，根据gjb 914波道的要求偏离激励信号的中心频率63mhz处进行信号采集。
17.所述的pxi零槽控制器(2)控制pxi矢量信号发生器板卡(3)和pxi信号分析模块(4)，设置pxi矢量信号发生器板卡(3)的发射频率和发射电平，将编辑的激励信号波形加载入pxi矢量信号发生器板卡(3)的iq调制器，设置pxi信号分析模块(4)的采集中心频率、参考电平、采样速率和采样点参数，对采集得到的激励信号和应答信号进行波形处理，得到测量结果，并判断塔康信号模拟器的技术指标是否满足要求，最终生成测试报告。
18.所述的定向耦合器(5)将pxi矢量信号发生器板卡(3)发射的激励信号直通至塔康信号模拟器，将塔康信号模拟器的应答信号耦合进入pxi信号分析模块(4)。
19.所述的pxi矢量信号发生器板卡(3)采用ni公司的信号发生器pxie-5673e，该设备的宽带调制器具有良好的相位平衡性，本底噪声可达-150dbm/hz，保证了iq调制产生的基带信号调制完成后的频域完整性。
20.本发明的有益效果在于采用触发采集多次信号波形，通过测量每次激励与应答之间时间间隔，计算得到速度测量结果，使得速度参数也能溯源至测试设备，保证了量值传递的准确可靠；采用中频替代射频采集的方法完成了信号的测量，由于其使用的采集带宽远远窄于示波器采集的带宽，因此测量过程号的底噪更低，幅点的定位更准确，测量结果准确度也更高。
21.因为速度计算结果使用延时的相对量进行计算，因此不需要直接测量激励信号与
应答信号之间的时间差，本发明采用以触发信号为参考的方法进行测量，只需测量应答信号与触发信号之间的延时时间差，由于激励信号和应答信号的频率之间存在一个63mhz的频率差，直接同时采集两路信号的采集带宽至少为63mhz，只采集应答信号则不需要同时覆盖两路信号，只需覆盖应答信号的带宽，可以使底噪更低，进一步提高了测量准确度。
附图说明
22.图1为本发明的基于pxi结构的塔康信号速度参数的校准装置的测试连接图。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
24.本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种塔康信号速度参数的校准方法，该系统基于pxi总线的系统架构，节省了系统体积，集成了测试功能，并提高了校准准确度，使塔康信号速度参数能够最终溯源至国家标准。
25.为了实现上述目的，本发明包括：系统由pxi机箱(1)，pxi零槽控制器(2)、pxi矢量信号发生器板卡(3)、pxi信号分析模块(4)，单定向耦合器(5)。
26.本发明采用pxi结构的测试系统，利用触发信号，进行宽带高速信号的存储测量测量，其解决问题所采用的技术方案包括以下步骤：
27.步骤一：按照图1连接设备。将塔康信号模拟器连接至单定向耦合器(5)的耦合向的直通端口，pxi矢量信号发生器板卡(3)连接至定向耦合器的另一直通端口，pxi信号分析模块(4)连接至定向耦合器的耦合端口，pxi矢量信号发生器板卡(3)的触发输出端口连接至pxi信号分析模块(4)的触发输入端口。；
28.步骤二：设置pxi信号分析模块(4)的本振频率为gjb 914的一个波道，使得pxi信号分析模块(4)根据gjb 914设置为gjb 914中应答信号的对应波道，并设置pxi矢量信号发生器板卡(3)发射带双脉冲调制的塔康激励信号，发射周期为t；
29.步骤三：将pxi信号分析模块(4)设置为触发采集模式。
30.步骤四：开始采集应答信号，将每次触发后采集得到的波形在pxi零槽控制器(2)中进行存储。
31.步骤五：调用pxi零槽控制器(2)中采集得到的每个波形文件，测量i次采集到的应答信号的前沿(50％幅度点)与触发信号之间的时间差为ti。
32.步骤六：根据测量得到的时间差ti计算速度测量结果，计算公式为，其中c为光速。得到该校准结果后，可以提供给模拟器使用单位，用以修正模拟器速度值，校准被测设备。
33.在测试过程中，pxi零槽控制器(2)、pxi矢量信号发生器板卡(3)、pxi信号分析模块(4)集成安装在pxi机箱(1)中，pxi零槽控制器(2)通过pxi总线控制pxi矢量信号发生器板卡(3)和pxi信号分析模块(4)，pxi矢量信号发生器板卡(3)连接到单定向耦合器(5)一个直通端口，被测塔康信号模拟器连接到单定向耦合器(5)另一个直通端口，pxi信号分析模块(4)连接到单定向耦合器(5)的耦合端口。
34.所述的pxi矢量信号发生器板卡(3)负责发射塔康信号模拟器所需的激励信号，编辑pxi矢量信号发生器板卡(3)的激励信号的脉冲波形为，前沿上升时间为(2.0
±
0.25)μs(10％～90％幅度)，后沿下降时间为(2.5
±
0.5)μs(90％～10％幅度)，半幅度点脉冲宽度
为(3.5
±
0.5)μs的圆滑波形，发射周期的双脉冲信号。在实际应用中，当塔康信号模拟器所需的激励信号功率大于pxi矢量信号发生器板卡(3)最大输出功率时，在pxi矢量信号发生器板卡(3)输出端口增加功率放大器，提高pxi矢量信号发生器板卡(3)的输出功率。同时pxi矢量信号发生器板卡(3)发射触发信号给pxi矢量信号发生器板卡(3)作为激励信号和应答信号的参考。
35.所述的pxi信号分析模块(4)包括本振源板卡、下变频板卡、中频数字化板卡。激励信号经本振源板卡、下变频板卡混频下变频后由中频数字化板卡进行中频采集。pxi矢量信号发生器板卡(3)的触发信号连接至中频数字化板卡的触发输入端口。在采集应答信号时，根据应答信号的特点，应根据gjb 914波道的要求偏离激励信号的中心频率63mhz处进行信号采集。
36.所述的pxi零槽控制器(2)负责控制pxi矢量信号发生器板卡(3)、pxi信号分析模块(4)，设置pxi矢量信号发生器板卡(3)的发射频率和发射电平，将编辑的激励信号波形加载入pxi矢量信号发生器板卡(3)的iq调制器。设置pxi信号分析模块(4)的采集中心频率、参考电平、采样速率、采样点参数，对采集得到的激励信号和应答信号进行波形处理，得到测量结果，并判断塔康信号模拟器的技术指标是否满足要求，最终生成测试报告。
37.所述的定向耦合器5负责将pxi矢量信号发生器板卡(3)发射的激励信号直通至塔康信号模拟器，将塔康信号模拟器的应答信号耦合进入pxi信号分析模块(4)。
38.所述的pxi矢量信号发生器板卡(3)为ni公司的信号发生器pxie-5673e，该设备的宽带调制器具有良好的相位平衡性，本底噪声可达-150dbm/hz，保证了iq调制产生的基带信号调制完成后的频域完整性。
39.以上描述仅是本发明的一个具体实例，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可在不背离本发明原理的情况下，进行形式上和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。