2個時鐘周期約13ns。將脈寬測量值傳遞至所述延時脈沖發(fā)生器。
[0023]所述延時脈沖發(fā)生器包括脈沖前沿檢測、延時控制器和脈寬控制器。
[0024]所述脈沖前沿檢測采用了基于數(shù)字移相的脈沖上升沿檢測技術(shù)。圖5是時鐘信號數(shù)字移相后的一種實施例的示意圖，本發(fā)明利用FPGA芯片內(nèi)部的PLL將150MHz時鐘信號轉(zhuǎn)換成6路移相信號，每一路之間相位差60°，用這6路移相信號同時檢測所述的基準脈沖上升沿，優(yōu)先檢測到的作為有效數(shù)據(jù)，等效于800MHz工作時鐘的檢測精度，對高度模擬誤差影響小于0.2米。檢測到基準脈沖上升沿的同時，觸發(fā)所述延時控制器工作。
[0025]所述延時控制器用來產(chǎn)生與模擬高度值等效的延時量。將需要模擬的高度值換算成理論延時量，減去電路系統(tǒng)固有延時，就是實際需要控制的延時量，經(jīng)試驗驗證，本實施例系統(tǒng)固有延時約67ns，相當于10米的模擬高度。為保證高度模擬的準確度，根據(jù)要模擬的高度范圍，分別采用不同方式實現(xiàn)所述延時控制器功能。
[0026]本發(fā)明的一個實施例中，模擬高度值大于60米時，使用一個14位計數(shù)器作為延時計數(shù)器，工作時鐘150MHz，在所述基準脈沖上升沿時刻開始計數(shù)，達到延時量時停止計數(shù)，計數(shù)器清零并輸出延時觸發(fā)信號，由于計數(shù)法會導致I個時鐘的固定延時誤差，需在FPGA運算時給予補償，假設(shè)需要模擬高度h米，則需要計(h-11)個脈沖。延時精度為計數(shù)器時鐘周期，因此高度模擬步進量為I米；延時范圍取決于計數(shù)器位數(shù)，因此最大可模擬高度值大于16000米，覆蓋現(xiàn)有各型機載高度表測高量程。為克服計數(shù)器在低高度模擬時的I個時鐘的延時誤差，當模擬高度值在10米至60米之間時，采用移位寄存器進行精確的延時控制，具體實現(xiàn)方式是在150MHz時鐘下利用一個51位移位寄存器進行移位操作，每一次移位操作延時6.7ns，等效于增加I米的模擬高度，達到延時量時停止移位，并輸出延時觸發(fā)信號，假設(shè)移了 m位，相當于模擬高度值(m+10)米。
[0027]所述延時觸發(fā)信號用于啟動所述脈寬控制器工作，脈寬控制器采用一個8位計數(shù)器進行脈寬測量計數(shù)，工作時鐘150MHz，計數(shù)開始時輸出高電平，計數(shù)值達到脈寬量，計數(shù)器清零并輸出低電平，這樣就產(chǎn)生了一個延時和脈寬均受控的脈沖信號，即所述的延時脈沖。
[0028]本發(fā)明的一個實施例采用高度變化曲線存儲與回放技術(shù)，將用戶預置的高度值變化規(guī)律以數(shù)據(jù)表格的形式存儲在所述FPGA的RAM中，回放時根據(jù)曲線中每一段高度變化的起始值和速度，對脈沖延時量進行動態(tài)賦值，從而實現(xiàn)高度模擬的實時變化。
[0029]應答概率模擬的實現(xiàn)方式是，采用一個18位計數(shù)器對所述的延時脈沖進行計數(shù)，脈沖個數(shù)達到預置的應答概率要求，立即關(guān)斷延時脈沖的輸出，從而模擬不同應答概率時部分回波脈沖丟失狀態(tài)。
[0030]圖6是信號發(fā)生模塊3的一種實施例的原理框圖，包括頻綜31和模擬開關(guān)32。頻綜31的控制端與FPGA 23連接，頻綜31的輸出端連接到模擬開關(guān)32的輸入端。FPGA 23根據(jù)測頻模塊提供的測量結(jié)果，產(chǎn)生頻率控制字，使頻綜31輸出與高度表發(fā)射信號頻率一致的載波信號，同時利用所述的延時脈沖信號控制模擬開關(guān)32通斷，以實現(xiàn)脈沖調(diào)制的模擬回波信號。
[0031]本實施例中所選頻綜型號為ADF4158，模擬開關(guān)為C波段單通道單刀單擲開關(guān)。
【主權(quán)項】
1.一種脈沖體制無線電高度表任意高度模擬裝置，包括信號接收模塊(I)、數(shù)字信號處理模塊(2)和信號發(fā)射模塊(3)依次順序連接，其特征在于:信號接收模塊(1)，將高度表發(fā)射的脈沖調(diào)制信號進行測頻、檢波、比較等處理，形成TTL電平的基準脈沖；數(shù)字信號處理模塊(2)，對基準脈沖進行數(shù)字化精密延時處理和脈寬控制，產(chǎn)生延時量、脈沖寬度、脈沖個數(shù)均受控的延時脈沖；信號發(fā)射模塊(3)，產(chǎn)生與高度表發(fā)射信號頻率一致的載波信號送至模擬開關(guān)，并利用所述延時脈沖控制模擬開關(guān)通斷，實現(xiàn)對載波信號的脈沖調(diào)制，形成高度表的任意高度模擬回波信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖體制無線電高度表任意高度模擬裝置，其特征在于:信號接收模塊(I)包括限幅器(11)、定向耦合器(12)、瞬時測頻模塊(13)和快速檢波比較器(14) ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種脈沖體制無線電高度表任意高度模擬裝置，其特征在于:利用快速檢波比較器(14)將高度表發(fā)射的射頻脈沖調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成TTL電平基準脈沖，便于進行后續(xù)的數(shù)字化延時處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖體制無線電高度表任意高度模擬裝置，其特征在于:數(shù)字信號處理模塊(2)包括A/D轉(zhuǎn)換電路(21)、D/A轉(zhuǎn)換電路(22)和FPGA(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種脈沖體制無線電高度表任意高度模擬裝置，其特征在于:FPGA(23)內(nèi)部邏輯設(shè)計采用脈沖前沿檢測、延時控制器和脈寬控制器對所述基準脈沖進行處理，形成延時量和脈寬均受控的延時脈沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種脈沖體制無線電高度表任意高度模擬裝置，其特征在于:在FPGA(23)中采用高度變化曲線存儲與回放技術(shù)，將用戶預置的高度值變化規(guī)律以數(shù)據(jù)表格的形式存儲在所述FPGA的RAM中，回放時根據(jù)曲線中每一段高度起始值和變化速度，對脈沖延時時間進行動態(tài)賦值，以此實現(xiàn)高度模擬的實時變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種脈沖體制無線電高度表任意高度模擬裝置，其特征在于:在FPGA(23)中采用一個18位計數(shù)器對所述的延時脈沖進行計數(shù)，脈沖個數(shù)滿足預置的應答概率要求，立即關(guān)斷延時脈沖的輸出，模擬不同應答概率下部分回波脈沖丟失狀態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種脈沖體制無線電高度表任意高度模擬裝置，屬于航空電子設(shè)備測試與診斷技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明實現(xiàn)了高度表測高量程內(nèi)任意高度模擬、高度動態(tài)變化模擬和應答概率模擬。該模擬裝置包括：信號接收模塊，將高度表發(fā)射信號進行測頻、檢波、比較，形成TTL電平的基準脈沖；數(shù)字信號處理模塊，采用FPGA對基準脈沖進行可編程的精密延時、脈寬控制、應答概率模擬等處理，產(chǎn)生延時量、脈沖寬度、脈沖個數(shù)均受控的延時脈沖；信號發(fā)射模塊，利用延時脈沖信號控制模擬開關(guān)，實現(xiàn)脈沖調(diào)制的模擬回波信號。本發(fā)明的實施例適用于現(xiàn)役各型脈沖體制無線電高度表內(nèi)、外場功能和性能檢測、維修。
【IPC分類】G01S7-40
【公開號】CN104730502
【申請?zhí)枴緾N201510104002
【發(fā)明人】李文海, 劉勇, 王怡蘋, 汪定國, 吳忠德, 黃成峰, 許紅星
【申請人】中國人民解放軍海軍航空工程學院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月10日