2个时钟周期约13ns。将脉宽测量值传递至所述延时脉冲发生器。
[0023]所述延时脉冲发生器包括脉冲前沿检测、延时控制器和脉宽控制器。
[0024]所述脉冲前沿检测采用了基于数字移相的脉冲上升沿检测技术。图5是时钟信号数字移相后的一种实施例的示意图，本发明利用FPGA芯片内部的PLL将150MHz时钟信号转换成6路移相信号，每一路之间相位差60°，用这6路移相信号同时检测所述的基准脉冲上升沿，优先检测到的作为有效数据，等效于800MHz工作时钟的检测精度，对高度模拟误差影响小于0.2米。检测到基准脉冲上升沿的同时，触发所述延时控制器工作。
[0025]所述延时控制器用来产生与模拟高度值等效的延时量。将需要模拟的高度值换算成理论延时量，减去电路系统固有延时，就是实际需要控制的延时量，经试验验证，本实施例系统固有延时约67ns，相当于10米的模拟高度。为保证高度模拟的准确度，根据要模拟的高度范围，分别采用不同方式实现所述延时控制器功能。
[0026]本发明的一个实施例中，模拟高度值大于60米时，使用一个14位计数器作为延时计数器，工作时钟150MHz，在所述基准脉冲上升沿时刻开始计数，达到延时量时停止计数，计数器清零并输出延时触发信号，由于计数法会导致I个时钟的固定延时误差，需在FPGA运算时给予补偿，假设需要模拟高度h米，则需要计(h-11)个脉冲。延时精度为计数器时钟周期，因此高度模拟步进量为I米；延时范围取决于计数器位数，因此最大可模拟高度值大于16000米，覆盖现有各型机载高度表测高量程。为克服计数器在低高度模拟时的I个时钟的延时误差，当模拟高度值在10米至60米之间时，采用移位寄存器进行精确的延时控制，具体实现方式是在150MHz时钟下利用一个51位移位寄存器进行移位操作，每一次移位操作延时6.7ns，等效于增加I米的模拟高度，达到延时量时停止移位，并输出延时触发信号，假设移了 m位，相当于模拟高度值(m+10)米。
[0027]所述延时触发信号用于启动所述脉宽控制器工作，脉宽控制器采用一个8位计数器进行脉宽测量计数，工作时钟150MHz，计数开始时输出高电平，计数值达到脉宽量，计数器清零并输出低电平，这样就产生了一个延时和脉宽均受控的脉冲信号，即所述的延时脉冲。
[0028]本发明的一个实施例采用高度变化曲线存储与回放技术，将用户预置的高度值变化规律以数据表格的形式存储在所述FPGA的RAM中，回放时根据曲线中每一段高度变化的起始值和速度，对脉冲延时量进行动态赋值，从而实现高度模拟的实时变化。
[0029]应答概率模拟的实现方式是，采用一个18位计数器对所述的延时脉冲进行计数，脉冲个数达到预置的应答概率要求，立即关断延时脉冲的输出，从而模拟不同应答概率时部分回波脉冲丢失状态。
[0030]图6是信号发生模块3的一种实施例的原理框图，包括频综31和模拟开关32。频综31的控制端与FPGA 23连接，频综31的输出端连接到模拟开关32的输入端。FPGA 23根据测频模块提供的测量结果，产生频率控制字，使频综31输出与高度表发射信号频率一致的载波信号，同时利用所述的延时脉冲信号控制模拟开关32通断，以实现脉冲调制的模拟回波信号。
[0031]本实施例中所选频综型号为ADF4158，模拟开关为C波段单通道单刀单掷开关。
【主权项】
1.一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，包括信号接收模块(I)、数字信号处理模块(2)和信号发射模块(3)依次顺序连接，其特征在于:信号接收模块(1)，将高度表发射的脉冲调制信号进行测频、检波、比较等处理，形成TTL电平的基准脉冲；数字信号处理模块(2)，对基准脉冲进行数字化精密延时处理和脉宽控制，产生延时量、脉冲宽度、脉冲个数均受控的延时脉冲；信号发射模块(3)，产生与高度表发射信号频率一致的载波信号送至模拟开关，并利用所述延时脉冲控制模拟开关通断，实现对载波信号的脉冲调制，形成高度表的任意高度模拟回波信号。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于:信号接收模块(I)包括限幅器(11)、定向耦合器(12)、瞬时测频模块(13)和快速检波比较器(14) ο
3.根据权利要求2所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于:利用快速检波比较器(14)将高度表发射的射频脉冲调制信号转换成TTL电平基准脉冲，便于进行后续的数字化延时处理。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于:数字信号处理模块(2)包括A/D转换电路(21)、D/A转换电路(22)和FPGA(23)。
5.根据权利要求4所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于:FPGA(23)内部逻辑设计采用脉冲前沿检测、延时控制器和脉宽控制器对所述基准脉冲进行处理，形成延时量和脉宽均受控的延时脉冲。
6.根据权利要求4所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于:在FPGA(23)中采用高度变化曲线存储与回放技术，将用户预置的高度值变化规律以数据表格的形式存储在所述FPGA的RAM中，回放时根据曲线中每一段高度起始值和变化速度，对脉冲延时时间进行动态赋值，以此实现高度模拟的实时变化。
7.根据权利要求4所述的一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，其特征在于:在FPGA(23)中采用一个18位计数器对所述的延时脉冲进行计数，脉冲个数满足预置的应答概率要求，立即关断延时脉冲的输出，模拟不同应答概率下部分回波脉冲丢失状态。
【专利摘要】本发明提出一种脉冲体制无线电高度表任意高度模拟装置，属于航空电子设备测试与诊断技术领域。本发明实现了高度表测高量程内任意高度模拟、高度动态变化模拟和应答概率模拟。该模拟装置包括：信号接收模块，将高度表发射信号进行测频、检波、比较，形成TTL电平的基准脉冲；数字信号处理模块，采用FPGA对基准脉冲进行可编程的精密延时、脉宽控制、应答概率模拟等处理，产生延时量、脉冲宽度、脉冲个数均受控的延时脉冲；信号发射模块，利用延时脉冲信号控制模拟开关，实现脉冲调制的模拟回波信号。本发明的实施例适用于现役各型脉冲体制无线电高度表内、外场功能和性能检测、维修。
【IPC分类】G01S7-40
【公开号】CN104730502
【申请号】CN201510104002
【发明人】李文海, 刘勇, 王怡苹, 汪定国, 吴忠德, 黄成峰, 许红星
【申请人】中国人民解放军海军航空工程学院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月10日