自动化扩频捕获性能测试电路的制作方法

本发明涉及飞行器测控领域中，关于扩频接收机中扩频捕获性能的自动测试电路。

背景技术：

在现有技术扩频通信系统各种扩频方式中，应用最广泛的是直接序列扩频方式(directsequencespreadspectrum，简称直扩技术)，对于直接序列扩频通信,扩频码的捕获是一个很关键的环节，只有当扩频码捕获完成之后系统才能进行扩频码的跟踪及数据解调，扩频码捕获电路所要实现的功能是使本地扩频码与接收到的扩频码的相位差缩小到一个扩频码码元周期内。扩频通信在发射端采用伪随机码(又称伪码或pn码)对信息码进行扩频，在接收端只有当本地伪码和接收信号中的伪码在相位上达到同步，才能实现对信息码的解扩。pn码捕获的作用是实现伪码相位的粗同步，为后续的伪码跟踪环节提供相位初值(工程上习惯称之为全1)和载波多普勒频率。在飞行器测控通信电路中，扩频接收机只有产生与接收信号相位一致的本地伪码序列，对信号进行相关解扩处理，将信号功率提高到噪声功率之上，信号的捕获和跟踪才能够进行。扩频接收机能正常解调的前提是先解扩，而正常解扩的必要条件是扩频捕获，根据信号实时给出了正确的扩频码初相(即全1)和载波多普勒频率。

扩频捕获给出的全1位置和频率精度受信息速率、扩频码速率、码位数和信号信噪比的影响。其中信号信噪比对捕获性能影响最大，在低信噪比时，每次捕获给出的全1位置会在实际信号的全1附近来回抖动，多普勒频率误差会加大。在信噪比处于捕获门限时甚至会出现捕获失败的情况，即全1完全偏离实际信号全1位置，多普勒频率错误。捕获结果偏差过大和错误时，接收机将不能正确解扩。评估扩频捕获性能的重要指标是捕获概率，一种典型的捕获性能要求在全1位置精度≤±1个码片，频率精度≤±1khz条件下的捕获概率大于90％。捕获性能受信噪比和信息速率等参数的影响，且捕获概率指标需要大量测试数据才能正确评估。因此对捕获性能进行测试是一个庞大的工作量。

扩频捕获性能主要包含全1位置精度和频率精度两个指标。目前在飞行器测控领域，还没有对捕获性能进行自动化测试的专用硬件电路，对捕获性能的测试大多仍处于人工手动操作，对测试结果目测的情况，且需要对信号在频率扫描时捕获频率性能进行测试时，信号在频率扫描时由于频率在实时不断的变化，若用人工单次采样进行捕获频率性能测试，效率低下，且难以对整个频率多普勒频偏范围进行覆盖性测试。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术存在的问题，为解决扩频接收机在调试和测试过程中更好地对捕获性能进行评估，提出一种测试过程全自动化，测试效率高，能够方便对接收机进行调试和测试的扩频捕获性自动化测试电路。

本发明的上述目的可以通过下述技术方案予以实现：一种自动化扩频捕获性能测试电路，包括向上位机传输全1超标计数、全1超时计数和全1总计数的全1测试模块，向上位机传输频率超标计数和频率总计数的频率测试模块，其特征在于：在测试开始之前，全1测试模块上电初始化，上位机将全1位置和频率测试期望精度预置至全1测试模块；捕获开始后，全1测试模块以模拟源全1相应信号作为参考信号，每次接收到捕获结果则立即刷新测试结果，根据扩频捕获全1和模拟源全1相应逻辑自动统计全1位置超标、超时和总计数，将全1超标计数、全1超时计数和全1总计数捕获结果送出，上报至上位机显示；频率测试模块根据捕获频率和模拟源频率相应逻辑实时自动统计频率超标和总计数，将频率性能结果上报给上位机显示。

本发明相比于人工手动操作具有如下有益效果：

(1)测试过程自动化。本发明向上位机传输全1超标计数、全1超时计数和全1总计数的全1测试模块，向上位机传输频率超标计数和频率总计数的频率测试模块，硬件模块电路上电后，由于模拟源全1和频率是上电后即开始实时输出。只要扩频捕获开始正常送出捕获结果，测试模块每次接收到捕获结果则立即刷新测试结果，同时将结果上报至上位机显示。相比人工手动操作节省人力及时间成本。

(2)测试效率高，简单可靠。本发明采用全1测试模块和频率测试模块结构简单，传输可靠。其中频率测试模块根据捕获频率和模拟源频率相应逻辑实时自动统计频率超标和总计数，实时连续地对频率进行判断后给出频率性能结果上报给上位机显示，可实时给出信号在频率扫描时的捕获频率性能结果，同时，测试结果会自动上报至上位机显示，大大减少对扩频捕获性测试的工作量。解决了频率实时不断的变化，对频率扫描时难以对整个频率多普勒频偏范围进行覆盖性测试的问题，克服了用人工单次采样进行捕获频率性能测试，人工手动测试效率低下的痛点。

(3)调试和测试方便。本发明采用在测试开始前上位机将全1位置和频率测试期望精度预置至全1测试模块；捕获开始后，全1测试模块以模拟源全1相应信号作为参考信号，每次接收到捕获结果则立即刷新测试结果，根据扩频捕获全1和模拟源全1相应逻辑自动统计全1位置超标、超时和总计数，将全1超标计数、全1超时计数和全1总计数捕获结果送出，可同时给出全1超时和超标计数。

本发明适用于在扩频接收机配备有对应的模拟源，对接收机进行调试和测试的工作阶段。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本发明进一步说明。

图1是本发明自动化扩频捕获性能测试电路的工作原理示意图。

图2是图1全1测试模块功能说明图。

图3是图1全1测试模块的工作流程图。

图4是图1频率测试模块的工作流程图。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的实施例中，一种自动化扩频捕获性能测试模块电路，包括向上位机传输全1超标计数、全1超时计数和全1总计数的全1测试模块，向上位机传输频率超标计数和频率总计数的频率测试模块。在测试开始之前，上位机将全1位置和频率测试期望精度参数预置至全1测试模块；捕获开始后，全1测试模块以模拟源全1相应信号作为参考信号，每次接收到捕获结果则立即刷新测试结果，根据扩频捕获全1和模拟源全1相应逻辑自动统计全1位置超标、超时和总计数，将全1超标计数、全1超时计数和全1总计数捕获结果送出，上报至上位机显示；频率测试模块根据捕获频率和模拟源频率相应逻辑实时自动统计频率超标和总计数，将频率性能结果上报给上位机显示。

全1测试模块内有两种计数器，一种只以捕获全1到达作为驱动的全1超标计数器、超时计数器、总计数器，另一种以系统工作钟为驱动的判断计数器，用于辅助判断全1超标和超时，起始信号来后即以系统工作钟持续计数直至清零信号。频率测试模块内只有以捕获频率刷新作为驱动的频率超标计数器、总计数器。

全1超标时，捕获全1超过指标范围，但未偏离太远，扩频接收机码环有一定概率能入锁，在捕获性能无法通过调试提高时，可通过调整码环参数使其适应。而全1超时则表示捕获全1已偏离实际信号全1位置太远，码环无法通过调试来使其锁定，此时扩频捕获需重新调试。例如，上位机向全1测试模块预置捕获全1位置期望精度指标为≤±1个码片，超标精度为≤±3个码片，则超时精度为>±3个码片。

全1测试模块和频率测试模块分别对每次扩频捕获送出的全1和频率，以模拟源相应信号作为标准，同时以上位机预置的期望精度为界进行判断，最后将测试结果实时上报至上位机显示。

参阅图2。全1测试模块输入信号为捕获全1和模拟源全1，它们的宽度都为1个码片宽度，理想状态下捕获全1与模拟源全1应同时到达，但受噪声等因素影响，每次捕获全1位置会存在正负偏移，正负偏移量就是对捕获全1性能的主要评价指标。模拟源会将每个码周期的模拟源全1都送至全1测试模块，而捕获全1由于捕获处理需要时间，因此不是每个码周期都会送出全1结果，典型值为每20个码周期送出一个捕获全1结果。故全1测试模块以捕获全1作为每次计数的触发条件。捕获全1位置相对于模拟源全1有超前也有滞后的情况，为解决捕获全1相对模拟源全1滞后时出现的计数及流程问题，将模拟源全1延时全1超标精度对应的系统工作时钟个数n后，得到的模拟源延时后全1。这样捕获全1在正常抖动的情况下必然在模拟源全1之前到达。

参阅图3。全1测试模块工作流程如下：

在测试开始之前，全1测试模块上电初始化，上位机下发全1位置期望精度对应的系统钟个数m和全1位置超标精度对应的系统钟个数n值至全1测试模块，全1测试模块各计数器清零。

测试过程中，全1测试模块首先判断捕获全1是否达到，是则全1总计数加1同时启动判断计数器从零开始一直计数否则返回判断捕获全1是否到达；若捕获全1到达则持续检测判断计数器值>n是否比模拟源全1先到达，是则判断为捕获全1结果异常即超时，超时计数值+1，同时返回判断捕获全1是否到达；否则继续检测判断计数器值是否≤m，是则判断捕获全1结果达标，同时返回判断捕获全1是否到达，否则判断捕获全1结果超标，超标计数值+1，同时返回判断捕获全1是否到达。

参阅图4。频率测试模块输入信号为捕获频率和模拟源频率。受噪声等因素影响捕获频率与实际频率存在偏差，频率误差就是对捕获频率性能的评价指标。捕获频率更新周期与全1更新周期一致，而模拟源频率更新周期为1ms实时更新一次，显然捕获频率更新周期相对模拟源更新较慢。

在测试开始之前，频率测试模块上电初始化，上位机将期望频率精度(典型值为≤±1khz)下发到频率测试模块，同时频率测试模块各计数器清零。测试过程中，频率测试模块首先判断捕获频率值是否刷新，是则启动计数器，总计数+1，否则返回重新判断捕获频率值是否刷新，直到检测到捕获给出新的频率。频率测试模块捕获频率值每次刷新后，判断捕获频率与模拟源频率差值是否大于期望频率精度值，是则判断为捕获频率值超标，频率超标计数值加1，同时返回等待捕获频率值刷新，否则认为捕获频率值达标，同时返回等待捕获频率值刷新。

本发明中，可大大减少对扩频捕获性测试工作量的自动化扩频捕获性能测试模块电路，可集成在扩频接收机中也可单独设计一个模块。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。