專利名稱：一種基于drfm的通用無線電高度模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線電高度表高度信號(hào)模擬器的實(shí)現(xiàn)方法，屬裝備測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，該模擬器的功能是模擬無線電高度表在不同高度值時(shí)的高度信號(hào)，用于測(cè)量高度表在不同高度下的工作性能。與傳統(tǒng)的高度模擬器相比較，具有數(shù)字化程度高，通用性強(qiáng)，模擬高度連續(xù)程控可調(diào)，高度信號(hào)可以疊加各類干擾信息等特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
無線電高度模擬器是伴隨著機(jī)載和彈載無線電高度表的應(yīng)用而誕生的，其功能是模擬產(chǎn)生無線電高度表的高度信號(hào)，用于測(cè)試高度表的性能參數(shù)。初期的導(dǎo)彈高度表高度模擬器采用等效電纜箱方法來實(shí)現(xiàn)高度信號(hào)模擬，利用高度表發(fā)射信號(hào)在微波電纜中的傳輸來等效在空間的傳播，微波電纜的長(zhǎng)度決定模擬高度的數(shù)值。該方法的缺陷是電纜箱一旦做好后，電纜長(zhǎng)度是固定的，一路電纜只能模擬一個(gè)高度值。當(dāng)模擬多個(gè)高度值時(shí)，需要多路電纜組合使用，使電纜箱的體積和重量增加。二十世紀(jì)八十年代后期，開始采用聲表面波延遲線替代等效電纜箱。原理是首先將高度表發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波，利用聲表面波延遲線對(duì)聲波進(jìn)行延遲，延遲后再由換能器將聲波轉(zhuǎn)換為無線電波，利用聲波在聲表面波延遲線中的延遲來等效無線電波在空間的傳播延遲。該方法可以大大減小模擬器的體積和重量，使用方便。缺點(diǎn)是延遲線一旦做好后，延遲時(shí)間(對(duì)應(yīng)模擬高度數(shù)值)是固定的，無法模擬高度的連續(xù)變化。十二世紀(jì)九十年代，開始采用光纖延遲線，將高度表發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換為光波，由光纖延遲線進(jìn)行 延遲，延遲后的光波再轉(zhuǎn)換為無線電波，利用光波在光纖中的傳輸?shù)刃o線電波在空間中的傳輸。還可以將光波在光纖延遲線中進(jìn)行循環(huán)延遲，通過控制循環(huán)次數(shù)，來改變延遲時(shí)間，模擬高度的步進(jìn)式變化。但對(duì)目前廣泛應(yīng)用的調(diào)頻連續(xù)波體制的無線電高度表而言，循環(huán)延遲時(shí)會(huì)導(dǎo)致信息的重疊，無法應(yīng)用。不論是等效電纜箱、聲表面波延遲線或光纖延遲線，都無法模擬高度的連續(xù)變化，也無法實(shí)現(xiàn)在模擬高度信號(hào)中疊加各類干擾信息，且數(shù)字化程度低，通用性差。因此，研制一種數(shù)字化程度高，能模擬高度連續(xù)變化的多功能高度模擬器，對(duì)滿足新型高度表測(cè)試需求，以此推動(dòng)國(guó)內(nèi)無線電高度表技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及到一種基于DRFM的無線電高度表高度模擬器的實(shí)現(xiàn)方法，該方法的基本思想是:利用DRFM技術(shù)將無線電高度表信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，利用數(shù)字信號(hào)處理方法，對(duì)其進(jìn)行濾波處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)高度信號(hào)的連續(xù)延遲，并在高度信號(hào)中疊加各類干擾信息。具體工作過程是:①將高度表輸出信號(hào)下變頻到基帶信號(hào)，然后利用A/D采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在寫清零定時(shí)器和可控延時(shí)電路的控制下，將采樣信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)在雙向數(shù)據(jù)RAM內(nèi)；
②在讀地址產(chǎn)生電路和可控延時(shí)電路的控制下，順序循環(huán)從雙向數(shù)據(jù)RAM讀出經(jīng)延時(shí)和濾波處理后的數(shù)據(jù)，由D/A轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)，然后通過上變頻轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)輸出。若上變頻器和下變頻器采用同一本振源，恢復(fù)后的射頻信號(hào)與輸入射頻信號(hào)在時(shí)間上有一個(gè)延遲，該延遲時(shí)間代表了模擬高度的大小，可以由可控延時(shí)電路控制連續(xù)可調(diào)采用數(shù)字噪聲調(diào)制技術(shù)，在DRFM輸出高度信號(hào)的基礎(chǔ)上，調(diào)制不同類型的數(shù)字噪聲信號(hào)(噪聲調(diào)幅、噪聲調(diào)相等)，實(shí)現(xiàn)在輸出高度信號(hào)上疊加不同類型的噪聲信息，模擬對(duì)無線電高度表的噪聲調(diào)制干擾信號(hào)；④采用數(shù)字卷積濾波器技術(shù)，對(duì)DRFM的采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，模擬產(chǎn)生對(duì)無線電高度表的假目標(biāo)干擾信號(hào)等。


圖1DRFM系統(tǒng)框2高度模擬器總體框3循環(huán)存儲(chǔ)原理框4清零脈沖時(shí)序5可 控延時(shí)電路結(jié)構(gòu)圖6FIR濾波器結(jié)構(gòu)圖7IIR濾波器結(jié)構(gòu)圖8基于DRFM的數(shù)字噪聲調(diào)制框9基于DRFM的移頻干擾信號(hào)產(chǎn)生框圖
具體實(shí)施例方式傳統(tǒng)的高度模擬器數(shù)字化程度低，通用性差，功能有限，無法滿足高度表技術(shù)發(fā)展對(duì)高度模擬器的需求。本發(fā)明將DRFM技術(shù)應(yīng)用于高度信號(hào)模擬，利用DRFM能復(fù)制射頻信號(hào)細(xì)微信息特征的技術(shù)特點(diǎn)，解決了將DRFM應(yīng)用于無線電高度表信號(hào)環(huán)境的一系列技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬高度數(shù)值的連續(xù)可調(diào)和在高度信息中疊加各類干擾信息，滿足了新型無線電高度表測(cè)試對(duì)高度模擬器的需求。本發(fā)明的具體內(nèi)容是:1、高度模擬器總體設(shè)計(jì)本發(fā)明的高度模擬器采用DRFM技術(shù)。DRFM最初應(yīng)用于電子戰(zhàn)領(lǐng)域，用于產(chǎn)生對(duì)脈沖雷達(dá)的假目標(biāo)等欺騙干擾。其過程是將輸入射頻信號(hào)下變頻到基帶信號(hào)，然后通過A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行采樣和量化編碼，并將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，由延時(shí)控制器控制在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)讀出數(shù)據(jù)，然后通過譯碼恢復(fù)為基帶模擬信號(hào)，通過上變頻器將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)輸出。DRFM系統(tǒng)框圖如圖1所示。根據(jù)奈奎斯特采樣定理，若A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率fs不低于基帶信號(hào)x(t)頻率fH的兩倍，則采樣信號(hào)X(n) = X(IiTs)(其中Ts = l/fs為采樣間隔)將包含原信號(hào)X⑴的所有信息。再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器恢復(fù)后的信號(hào)和原輸入信號(hào)x(t)的相位信息和頻率信息相同，經(jīng)上變頻器恢復(fù)為射頻信號(hào)。由于輸出端的上變頻器和輸入端的下變頻器采用同一個(gè)本振，輸出射頻信號(hào)與輸入射頻信號(hào)具有相同的頻率和相位信息，只是在時(shí)間上有一個(gè)延遲，延遲時(shí)間通過控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出的時(shí)間改變，可以實(shí)現(xiàn)延遲時(shí)間的連續(xù)可調(diào)變化。高度模擬裝置采用數(shù)字射頻存儲(chǔ)部分DRFM為核心，并配以主控制器、供電設(shè)備和程控設(shè)備組成，組成框圖如圖2所示。DRFM部分是模擬裝置的核心，由程控本振、上變頻器、下變頻器、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)控制器和干擾調(diào)制器等組成。通過控制本振信號(hào)的頻率可以改變系統(tǒng)工作的射頻頻率。控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)寫入和讀出的時(shí)間間隔可以控制模擬高度的大小，模擬裝置的工作頻率和模擬高度由主控制器根據(jù)模擬器的工作參數(shù)和狀態(tài)設(shè)定。2、DRFM的采樣數(shù)據(jù)循環(huán)存儲(chǔ)方法DRFM技術(shù)最早應(yīng)用于脈沖雷達(dá)信號(hào)的模擬，在脈沖持續(xù)期間將雷達(dá)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采樣存儲(chǔ)，經(jīng)延時(shí)后再還原成高頻信號(hào)輸出，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量由采樣速率和脈沖寬度決定。而無線電高度表工作在調(diào)頻連續(xù)波狀態(tài)，將DRFM技術(shù)應(yīng)用于高度信號(hào)模擬，必須對(duì)連續(xù)波信號(hào)進(jìn)行連續(xù)采樣。因此，首先要解決用有限容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)連續(xù)波采樣信號(hào)的問題。
本發(fā)明采用采樣數(shù)據(jù)的循環(huán)存儲(chǔ)技術(shù)解決用有限容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)連續(xù)波采樣信號(hào)問題，原理框圖如圖3所示。電路由ADC、DAC、雙端口 RAM、寫地址產(chǎn)生電路、讀地址產(chǎn)生電路、寫清零定時(shí)器和可控延時(shí)電路等組成。電路處于連續(xù)工作狀態(tài)，輸入信號(hào)經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在寫地址產(chǎn)生電路的控制下，從左端口順序循環(huán)存入同步雙端口 RAM。由于數(shù)據(jù)的存入是順序循環(huán)進(jìn)行的，電路可以連續(xù)采樣并存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)。被存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在讀地址產(chǎn)生電路的控制下，從同步雙端口 RAM的右端口依次讀出數(shù)據(jù)，送給DAC恢復(fù)為模擬信號(hào)。寫清零定時(shí)器按周期T給寫地址產(chǎn)生電路送出清零脈沖，使雙端口 RAM左口的數(shù)據(jù)從O地址開始寫入。同時(shí)該清零脈沖通過可控延時(shí)電路進(jìn)行延時(shí)后，向讀地址產(chǎn)生電路提供清零脈沖，使雙端口 RAM的右口從O地址開始順序讀出數(shù)據(jù)?？煽匮訒r(shí)電路控制兩個(gè)清零脈沖之間的時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔可以通過延時(shí)設(shè)置進(jìn)行修改。顯然，兩個(gè)清零脈沖之間的時(shí)間差就是輸出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)的時(shí)間差，即高度信號(hào)的模擬高度的數(shù)值。這樣不但解決了用有限容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)連續(xù)采樣數(shù)據(jù)的問題，而且通過改變可控延時(shí)電路的延時(shí)設(shè)置，改變輸入輸出數(shù)據(jù)時(shí)間間隔，控制模擬高度值的連續(xù)變化。兩個(gè)清零脈沖之間的時(shí)序關(guān)系如圖4所不?！榱吮ＷC整個(gè)電路工作不發(fā)生時(shí)間混淆，雙端口 RAM的容量應(yīng)大于循環(huán)存儲(chǔ)周期T時(shí)間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)量T/ Λ t ( Λ t為采樣周期)，且最大延遲時(shí)間應(yīng)小于循環(huán)存儲(chǔ)周期，即τ ≤T3、可控延時(shí)電路設(shè)計(jì)輸入輸出數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔取決于兩個(gè)清零脈沖之間的時(shí)間延遲，因此，高度模擬器模擬高度的數(shù)值和精度由兩個(gè)清零脈沖之間延遲時(shí)間的數(shù)值和精度決定。為了滿足模擬高度數(shù)值的大范圍和高精度要求，采用將脈沖延遲分為高位和低位分別實(shí)現(xiàn)的方案。為了滿足兩個(gè)清零脈沖的延遲時(shí)間大范圍、高精度要求，由延時(shí)量控制字的高位字節(jié)去控制大范圍延時(shí)模塊的延遲時(shí)間，由延時(shí)量控制字的低位字節(jié)去控制高精度延時(shí)模塊的延遲時(shí)間。兩個(gè)延時(shí)模塊串連使用后，即能夠保證延遲時(shí)間的大范圍要求，又能保證延遲時(shí)間高精度要求。為使可控延時(shí)電路輸出清零脈沖的形狀滿足要求，經(jīng)延時(shí)后的脈沖通過脈寬調(diào)整電路進(jìn)行整形后輸出。電路原理框圖如圖5所示。4、模擬干擾信號(hào)的產(chǎn)生采用DRFM技術(shù)后，可以實(shí)現(xiàn)在高度信號(hào)上疊加對(duì)高度表的各類干擾信息，用于對(duì)高度表抗干擾性能的測(cè)試。(I)假目標(biāo)干擾信號(hào)的產(chǎn)生
對(duì)采樣信號(hào)采用卷積濾波器技術(shù)，可以產(chǎn)生對(duì)高度信號(hào)的多個(gè)假目標(biāo)干擾信號(hào)，對(duì)于FIR濾波器:
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及到一種基于數(shù)字射頻存儲(chǔ)(DRFM)技術(shù)的無線電高度模擬器的實(shí)現(xiàn)方法，該模擬器的基本設(shè)計(jì)思想是將DRFM技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)彈高度表高度信號(hào)的模擬，利用DRFM技術(shù)能夠保留射頻信號(hào)細(xì)微特征的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)高度表信號(hào)進(jìn)行程控連續(xù)延遲，模擬高度的連續(xù)變化，解決傳統(tǒng)的高度模擬器模擬高度不能連續(xù)變化等問題。其主要工作原理是:①將高度表輸出信號(hào)通過下變頻器轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)，然后利用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行采樣；②利用采樣信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)技術(shù)，在寫清零定時(shí)器和可控延時(shí)電路的控制下，將A/D采樣信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)在雙向數(shù)據(jù)RAM內(nèi)；③在讀地址產(chǎn)生電路和可控延時(shí)電路的控制下，順序循環(huán)從雙向數(shù)據(jù)RAM讀出經(jīng)延時(shí)后的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)；④恢復(fù)后的基帶信號(hào)通過上變頻器轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)，上變頻器和下變頻器采用同一本振源，保證了恢復(fù)后的射頻信號(hào)與輸入射頻信號(hào)包含的射頻信息相同，只是在時(shí)間上有一個(gè)延遲，該延遲時(shí)間代表了模擬高度的大小，可以由可控延時(shí)電路控制連續(xù)可調(diào)；⑤采用數(shù)字噪聲調(diào)制技術(shù)，在DRFM輸出高度信號(hào)的基礎(chǔ)上，調(diào)制不同類型的數(shù)字噪聲信號(hào)(噪聲調(diào)幅、噪聲調(diào)相等)，實(shí)現(xiàn)在輸出高度信號(hào)上疊加不 同類型的噪聲信息，模擬對(duì)無線電高度表的噪聲調(diào)制干擾信號(hào)；⑥采用數(shù)字卷積濾波器技術(shù)，對(duì)DRFM的采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，模擬產(chǎn)生對(duì)高度表的假目標(biāo)干擾信號(hào)。
該無線電高度模擬器不但可以模擬高度的連續(xù)變化，而且可以模擬在高度信號(hào)上疊加各類干擾信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字射頻存儲(chǔ)(DRFM)技術(shù)的導(dǎo)彈無線電高度表高度信號(hào)模擬器的實(shí)現(xiàn)方法。該方法利用DRFM技術(shù)能保留射頻信號(hào)細(xì)微特征的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到無線電高度信號(hào)的模擬。該方法采用連續(xù)采樣循環(huán)存儲(chǔ)技術(shù)、地址寄存器循環(huán)清零和脈沖延遲精確控制技術(shù)、基于DRFM系統(tǒng)的數(shù)字噪聲調(diào)制技術(shù)和數(shù)字卷積濾波器技術(shù)等，解決了將DRFM技術(shù)應(yīng)用于高度表信號(hào)環(huán)境的一系列技術(shù)問題，不但實(shí)現(xiàn)了模擬高度數(shù)值的精確控制和連續(xù)可調(diào)，而且可以模擬對(duì)無線電高度表的多種干擾信號(hào)。該方法已經(jīng)在我院研制的某型測(cè)試系統(tǒng)中使用，驗(yàn)證了該方法的有效性和正確性。
文檔編號(hào)G01S7/38GK103245936SQ20131003439
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者李尚生, 馮玉光, 劉旭東, 祝明波, 史賢俊 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院