正交接收机综合实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及雷达、声纳、通信等应用领域的信号探测与参数估计技术领域，具体地指一种实现以正交接收机为核心的正交接收机综合实验装置。
【背景技术】
[0002]目标检测与参数估计技术是导弹、鱼雷等精确制导武器的核心技术之一，也是相关专业领域的核心课程之一。现代精确制导武器对目标的探测与识别主要由接收机完成，当前应用最为广泛的接收机形式是正交接收机。实现对目标检测和参数估计原理与应用的理解和掌握是目标检测与参数估计相关课程必须掌握的基础内容之一。如何实现对接收机工作原理与过程的理解和掌握，正交接收机工作原理是关键一环。现有相关课程教学活动中对于正交接收机工作原理的讲解基本采用理论讲授、公式推导等方式，缺乏简便直观的实验装置对整个正交接收机工作原理与过程进行演示、测量和操作，同时现有相关武器装备的实际功能电路异常复杂，不适合用于课堂教学使用，直接影响教学效果。单纯的理论讲解与公式推导难以达到学生掌握精确制导武器目标检测和参数估计方法与原理的目的。
【发明内容】
[0003]针对上述目标检测与参数估计相关内容教学手段中存在的不足，本实用新型提出一种安装和拆卸简单、方便的正交接收机综合实验装置，实现正交接收机信号处理过程的阶段展示，包括“相乘一一滤波一一整流一一平方相加一一积分一一门限比较”，用于开设基于正交接收机的信号检测与参数估计实验。
[0004]本实用新型提供一种正交接收机综合实验装置，包括设置在机箱内的功能电路板和二次电源模块，以及设置在机箱面上的操作面板；所述操作面板上表面设置有输入信号接口，所述操作面板下底面设置有输出信号接口，所述输出信号接口与功能电路板的输入端连接，所述二次电源模块的供电输出端与功能电路板的供电端连接；所述功能电路板包括:随机噪声产生模块，用于提供高斯白噪声信号；信号相加与变换模块，用于将操作面板上输入的正弦信号与随机噪声产生模块输出的高斯白噪声信号相叠加，产生包含噪声的输入信号；参考信号产生模块，用于提供方波信号，其信号频率为正交接收机处理所需参考信号的2倍；正交参考分量产生模块，用于将方波信号进行处理，产生两路相位相差90°的参考信号；混频模块，用于将包含噪声的输入信号与两路相位相差90°的参考信号相乘得到两路混频后的输入信号；带通滤波模块，用于将两路混频后的输入信号中的无关频段滤掉，得到特定频段的输入信号；全波整流模块，用于将设定频段的输入信号处理为限幅的整流信号；平方相加模块，用于将两路限幅的整流信号处理为一路带有波动的信号；积分模块，用于将带有波动的信号处理为一个近似直流的信号；门限产生模块，用于提供一个高精度基准电压信号，其电压值由操作面板上的电压控制按钮控制调整；门限比较模块，用于将直流的信号与基准电压信号进行比较，比较结果通过操作面板进行测量或显示。
[0005]进一步地，所述操作面板的上表面设置有外接电源插座、保险丝、电源开关、外电源状态指示灯、二次电源状态指示灯、信号接入插座、四个接地插座、噪声设定电位计、噪声接入开关、滤波器设定波段开关、门限设定电位计、输出状态指示灯和至少15个测点端子。
[0006]进一步地，所述随机噪声产生模块利用齐纳二极管击穿效应经放大产生宽带噪声信号，随机噪声产生模块的幅度通过操作面板调整，所述随机噪声产生模块输出端与信号相加与变换模块输入端之间通过操作面板上的噪声接入开关连接。
[0007]进一步地，所述参考信号产生模块由单片机产生方波信号，其信号频率通过操作面板上的滤波器设定波段开关进行设定，该频率为正交接收机处理所需参考信号的2倍。
[0008]进一步地，所述正交参考分量产生模块为反向器和J-K触发器组成的分频电路，通过对单片机产生信号一路倒相和二分频处理，形成两路相位相差90°的参考信号。
[0009]进一步地，所述混频模块由模拟开关芯片构成，所述混频模块的输入端同时连接信号相加与变换模块、参考分量产生模块，由信号相加与变换模块输出信号正交参考分量产生模块的输出信号，共同实现输入混合信号与正交参考信号的乘法运算。
[0010]进一步地，所述带通滤波电路由LTC1164芯片和外围配置电阻构成，实现特定频段的带通滤波，所述全波整流电路由桥式检波二极管和运算放大器电路构成，实现限幅全波整流检波。
[0011]进一步地，所述平方相加电路为运算放大器组成的加法电路，完成求信号平方相加的功能，所述积分模块为由电阻电容组成的积分电路，完成对平方相加后信号的积分运笪并O
[0012]进一步地，所述门限产生电路由高精度电压源芯片与可调电位计组成，实现基准电压信号的产生，并可通过操作面板上的门限设定电位计调节门限电压输出，所述门限比较电路由电压比较器芯片组成，完成对积分信号和门限电压信号的比较和输出。
[0013]进一步地，所述正交接收机功能电路板和二次电源模块通过螺栓固定在机箱内部的底板上，操作面板通过电连接线和接插件与正交接收机功能电路板相连，操作面板通过电连接线与二次电源模块相连。
[0014]本实用新型的正交接收机综合实验装置的工作原理如下:
[0015]正交接收机综合实验装置对外部输入的信号进行分步处理，最终完整地再现正交接收机对随机信号的检测与处理过程。具体如下:由操作面板接入的外部信号源产生的信号，可通过开关控制，与可调幅度的随机噪声相叠加，然后分别与实验装置自身产生的两路相位相差90°的参考信号进行混频，混频后信号经过旋钮控制中心频率的带通滤波模块得到特定频段的两路输入信号，再经过全波整流，将特定频段的输入信号处理为限幅的整流信号，再通过平方相加模块，将两路限幅的整流信号处理为一路带有波动的信号，再对其进行积分处理，得到一个近似直流的信号，将该信号与实验装置内部提供的一个可调整的高精度基准电压信号进行比较，最后将比较结果通过操作面板进行测量或显示。
[0016]本实用新型的正交接收机综合实验装置采用上述技术方案，具有如下优点:
[0017]通过参考信号产生模块、随机噪声产生模块、正交分量产生模块、混频模块、带通滤波模块、全波整流模块、平方相加模块、积分和门限比较模块的组合使用，完整展现了正交接收机“相乘一一滤波一一整流一一平方相加一一积分一一门限比较”的运算过程，可以用于正交接收机工作原理的相关实验教学。
[0018]以正交接收机综合实验装置为核心，通过信号发生器和示波器等简单通用仪器的辅助，可以实现雷达、声纳寻的系统时域信号处理所涉及到的目标信号检测与参数估计功能，并以此开设信号检测、参数估计以及接收机工作特性测量等自主研究式和综合设计式实验，极大扩展了现有实验装置的使用范围。
[0019]本实用新型结构简单，操作简便，人机工程设计优良，具备高可靠性，而且拆装方便，易于维修。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的结构框图；
[0021]图2为本实用新型的正交接收机功能电路板组成框图；
[0022]图3为本实用新型的操作面板示意图；
[0023]图4为本实用新型的正交接收机综合实验装置的信号流向原理图。
[0024]1-正交接收机功能电路板、2-二次电源模块、3-操作面板、4-随机噪声产生模块、5-信号相加与变换模块、6-参考信号产生模块、7-正交参考分量产生模块、8-混频模块、9-带通滤波模块、10-全波整流模块、11-平方相加模块、12-积分模块、13-门限产生模块、14-门限比较模块、15-机箱、16-底板、17-外接电源插座、18-保险