一种基于锁相环的无线电信号处理系统及方法与流程

本发明属于半实物仿真系统试验技术领域，涉及在半实物仿真条件下对无线电信号的处理技术，具体涉及一种基于锁相环的无线电信号处理方法。

背景技术：

飞行器半制导控制实物仿真试验用于考核控制系统设计的合理性和可靠性，而高度控制回路是控制系统中的一个重要环节。开环调频连续波无线电高度表是测高的一种重要方式，开环调频连续波无线电高度表测高原理，是利用无线电波的反射现象来测量飞行器与地面或海面之间的真实高度。

在使用开环调频连续波无线电高度表进行的飞行器半实物仿真试验中，当飞行器在100米平飞时，如图2所示，通过试验后的仿真数据可以看出，相对于仿真机送来的高度数据，高度表输出的高度曲线波动较大，最大的变化甚至达到了2米的高度，与真实飞行的现象存在较大偏差，不满足仿真试验的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是：为了逼真地模拟飞行器在空间相对位置高度，并对开环无线电高度表工作性能进行考核，需要为无线电高度表提供一种实时、逼真度高、稳定可靠、可以严格按照仿真条件模拟出无线电回波信号的方法，从而在半实物仿真试验中为高度控制回路的仿真验证工作提供技术支持。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于锁相环的无线电信号处理系统，采用直接数字频率合成(dds)和锁相环(pll)的方法实现对无线电回波信号的模拟。其方案是通过对接收到的回波信号进行频率偏置+基线处理的方式进行下变频得到中频信号，同时对模拟的高度由dds生成相应的差拍信号，并进行pll处理得到包含多普勒信息的频率信号，再将该信号与前面生成的中频信号进行混频，上变频到回波信号的频段，以此等效实现对无线电回波信号的模拟。

具体的方法是，首先将无线电高度表的输出信号fi经衰减器8将信号衰减到系统需求的范围，再通过基线处理模块处理后与本振参考源1生成的本振信号f0在混频器一2中进行混频，经过低通滤波器3选通得到中频信号fr；将该中频信号送给功放一4进行有效放大，然后送给混频器二5；系统控制模块6根据当前的高度信息，控制dds12模块，获得包含多普勒信息的频率信号，再将该信号经pll进行处理得到稳定的频率fc，再把该频率fc与中频信号fr在混频器二5中进行混频，高通滤波器6将选通混频生成的上变频信号，再将该信号送给功放二7进行有效放大，从而得到无线电回波信号fout。

有益效果：

本发明的系统及方法，主要采用pll+dds的信号处理方式，采用这种控制模式既可以满足半实物仿真中高动态的需求，又可以减小系统误差，从而提高半实物仿真的置信度。可以考核飞行器在各种飞行状态下(包括极限状态下的特征)无线电高度表的工作性能。

附图说明

图1基于锁相环的无线电信号处理系统结构图

图2采用pll前仿真机与高度表送出的高度对比曲线

图3采用pll后仿真机与高度表送出的高度对比曲线

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明的一种基于锁相环的无线电信号处理系统，如图1所示，包括本振参考源一1、混频器一2、低通滤波器3、功放一4、混频器二5、高通滤波器6、功放二7、衰减器8、基线处理模块9、本振参考源二10、控制模块11、直接频率合成器12和锁相环13；

其中，本振参考源一1、混频器一2、低通滤波器3、功放一4、混频器二5、高通滤波器6、功放二7依次连接，衰减器8、基线处理模块9、混频器一2依次连接；控制模块11、直接频率合成器12、锁相环13、混频器二5依次连接，本振参考源二10也与直接频率合成器12连接。

基于上述系统而进行的一种基于锁相环的无线电信号处理方法，包括以下步骤：

1)无线电高度表的发射信号fi经衰减器8和基线处理模块9处理后送给混频器2。

2)本振参考源一1将生成的本振信号f0也送给混频器2；

3)混频器2将f0和fi混频，得到下变频信号；

4)下变频信号经低通滤波器3选通得到中频信号fr；

5)本振参考源二10与控制模块11连接到直接频率合成器12，本振参考源二10将生成的本振信号送给直接频率合成器12，控制模块11将高度信号送给直接频率合成器12，直接频率合成器12生成含多普勒频率信号的频率信号，用该频率信号对本振参考源二10输入的本振信号进行调制，得到含有多普勒频率信号的本振信号；

6)直接频率合成器12与锁相环13相连，对含有多普勒频率信号的本振信号的相位及频率进行稳定，获得包含多普勒频率信号的频率信号fc；

7)中频信号fr经功放一4放大后与fc在混频器二5中进行混频；

8)高通滤波器6对混频器二5送来的信号进行高频选通，然后将选通的上变频信号送给功放二7；

9)功放二7将功率放大后生成的射频信号fout送给无线电高度表的接收端。

采用本发明的基于锁相环的无线电信号处理系统和方法，得到的试验后的仿真数据曲线如图3所示，从图中可以看出，经过pll+dds的信号处理后，相对于仿真机送来的高度数据，高度表输出的高度曲线吻合性很高。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于锁相环的无线电信号处理系统，包括本振参考源一(1)、混频器一(2)、低通滤波器(3)、功放一(4)、混频器二(5)、高通滤波器(6)、功放二(7)、衰减器(8)、基线处理模块(9)、本振参考源二(10)、控制模块(11)、直接频率合成器(12)和锁相环(13)。还涉及一种基于锁相环的无线电信号处理方法。本发明的系统及方法，可以满足半实物仿真中高动态的需求，又可以减小系统误差，从而提高半实物仿真的置信度。

技术研发人员：彭江军;黄桂明;巩三莉;孙锐;李维;冯晓艳;高欣;邹小霞;衷莉莎;王锦菲;江蔚;饶婷婷;杨刚毅
受保护的技术使用者：江西洪都航空工业集团有限责任公司
技术研发日：2017.11.08
技术公布日：2018.04.10