无线电电台综合测试仪的制作方法

本实用新型涉及一种电台测试装置，特别是一种无线电电台综合测试仪。

背景技术：

部队以“信息主导”为原则的信息化建设中，以短波和超短波电台等无线通信设备为中心的通信系统构成了核心信息交换平台，通信设备的有效性是系统正确、稳定工作的重要保障，保障其有效性的重要手段是设备的检测和测试。

目前无线电电台检测与测试主要依靠各种各样分立测量仪器进行人工逐点测试，或者由传统仪器搭建成的测试系统进行测试，但不同于ATS自动测试系统，需要大量人工的干预。传统电台的测试如图1所示，其中，在测量电台发射机的电性能时，传统测试方法需要使用音频信号源、频谱分析仪、射频功率计、射频频率计和频偏表等仪器仪表；测量电台接收机的电性能时，传统测试方法需要使用射频信号发生器、电压表、音频频率计、示波器、失真度仪、信纳表和调制度仪等仪器仪表。

测试过程需要多种不同设备协同工作，整个操作过程步骤繁琐，容易增大系统误差和随机误差。因此，需要一种具备多功能测试能力、综合各种测量仪器仪表功能的电子设备来简化电台技术指标测试。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种无线电电台综合测试仪，为无线电电台主机及配套的机内通话器、控制盒、指示器提供工作电源及输入/输出射频信号来满足电台的功能、主要参数的综合检测；集成射频信号产生器、音频信号产生器、高频频率计、音频频率计、高频功率/电平表、音频/直流电压表、调幅度计、频偏计、信噪比计、失真度计功能。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型无线电电台综合测试仪，包括主机，以及与主机连接的收发模块、基带处理模块、低频处理板卡和通讯板卡；

所述收发模块，用于实现射频信号与中频信号之间的转换；

所述基带处理模块，用于收信机和发信机测试的调制和解调，并对解调的音频信号进行音频分析和输出；

所述低频处理板卡，用于电台和控制盒的电源检测，进行电流电压采集；

并为测试孔提供信号；

所述通讯板卡，用于对电台通讯测试。

作为优选，所述主机包括机箱，机箱内设有工控机，工控机分别连接电源板卡、矩阵开关、总线板卡、总线背板、温控系统、显示器及键盘鼠标。

作为优选，所述总线背板包括：电源总线和通讯总线；所述电源总线分别连接电源模块和电源控制开关，电源控制开关连接电源和2路RS422插座，电源和2路RS422插座分别连接高频板卡和低频板卡；所述通讯总线连接电源和2路RS422插座；与低频板卡连接的电源和2路RS422插座上还连接16X4低频矩阵开关，16X4低频矩阵开关分别连接测试孔和驱动控制模块，驱动控制模块连接CPU模块，CPU模块分别连接电源开关驱动和控制模块，以及通讯模块；所述通讯总线还分别连接有2路RS232转RS422模块和电源模块。

作为优选，所述矩阵开关包括高频矩阵开关和低频矩阵开关；所述高频矩阵开关，用于控制高频板卡；所述低频矩阵开关，用于控制低频板卡；所述总线板卡包括1553B和RINC429。

作为优选，所述收发模块包括低通滤波器LPF、高中频滤波器BPF1和功率放大器、中频滤波器BPF2、第一本振、第二本振、混频器、数控衰减器、两个射频开关、0-30MHz射频通道、30-500MHz射频通道和电源电路；

RF信号经过电平检测进入数控衰减器，通过数控衰减器进入射频开关，射频开关的两个端子分别连接0-30MHz射频通道和30-500MHz射频通道一端；0-30MHz射频通道和30-500MHz射频通道另一端还连接另一个射频开关；两个射频开关之间依次连接低通滤波器LPF、变频器、高中频滤波器BPF1和功率放大器、中频滤波器BPF2；变频器上还连接第一本振，第一本振与微处理器连接，微处理器连接高中频滤波器BPF1和功率放大器；所述第一本振采用集成PLL和VCO的振荡器；所述第二本振采用本振源；所述混频器采用双向无源混频器。

作为优选，所述低通滤波器LPF包括依次串联的电感L5、电容C34、电容C35、电容C36和电感L9；C34分别并联L6和C40，C40接地，L6串联L7，L7串联L8；C35分别并联L7和C37，C37接地；C36分别并联L8和C38，C38接地，C36还串联有C39。

作为优选，所述电源电路包括DC-DC电压变换电路和LDO降压处理电路；所述DC-DC电压变换电路包括DC-DC转换器，DC-DC转换器的输入和输出端上分别设有滤波电容；所述LDO降压处理电路包括低压降稳压器，低压降稳压器的输入和输出端上分别设有滤波电容。

作为优选，所述基带处理模块包括：信号调制电路、信号解调及音频采样电路和音频信号源；

所述信号调制电路包括DDS芯片，用于收信机的信号调制；

所述信号解调及音频采样电路包括ADC、FPGA和微处理器；中频信号和音频信号分别经过信号调理依次进入ADC、FPGA，从微处理器输出；用于发信机将无线电电台输出的信号进行解调，同时进行音频信号的采集、测量和分析。

作为优选，所述低频处理板卡包括：AD转换器和微处理器；所述AD转换器用于采集电流、电压，AD转换器通过DOUT、SCLK、CS、DIN、SSTRB与微处理连接。

作为优选，所述通讯板卡包括：1553B接口、以太网接口、ARINC429接口和USB通讯接口；所述1553B接口采用Hi-1573PSIF芯片进行收发；所述以太网接口采用带SPI接口的独立以太网控制器；所述ARINC429接口采用HS3282和HS3182芯片。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：于现有技术相比，本实用新型无线电电台综合测试仪集成多种无线电台测试功能，使用方便，不需要其他仪器可以直接测试无线电电台的所有参数，对机载短波电台所有性能参数的自动测试和手动测试。

附图说明

图1是传统电台测试系统测试场景。

图2是本实用新型无线电电台综合测试仪的测试场景。

图3是本实用新型无线电电台综合测试仪的结构示意图。

图4是总线背板的结构示意图。

图5是收发模块的结构示意图。

图6是低通滤波器的结构示意图。

图7是DC-DC电压变换电路图。

图8是LDO降压处理电路图。

图9是低频处理板卡电路图。

图10是ARINC429接口电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示，在本实用新型无线电电台综合测试仪的测试中，无线电台与电台检测仪之间的通信，射频信号：测试仪射频口采用通用接口方式，可直接通过射频屏蔽电缆连接电台天线接口，并配有专用30dB/50W衰减器，吸收多余射频能量；音频信号：测试仪音频接口采用电台匹配接口，直接与电台进行音频接口对接，其中包括电台的控发信号(PTT)、音频输入和输出信号；电台检测仪上还连接有测试仪负载。

如图3所示，本实用新型无线电电台综合测试仪，包括主机，以及与主机连接的收发模块、基带处理模块、低频处理板卡和通讯板卡；

所述收发模块，用于实现射频信号与中频信号之间的转换；

所述基带处理模块，用于收信机和发信机测试的调制和解调，并对解调的音频信号进行音频分析和输出；

所述低频处理板卡，用于电台和控制盒的电源检测，进行电流电压采集；

并为测试孔提供信号；

所述通讯板卡，用于对电台通讯测试。

在实施例中，所述主机包括机箱，机箱采用标准6U机箱，机箱内设有工控机，工控机分别连接电源板卡、矩阵开关、总线板卡、总线背板、温控系统、显示器及键盘鼠标；其中，温控系统为现有常规的机箱温控系统；机箱设计有2个风扇，一进一出，主要为工控机散热；工控机采用TPC-084-N2800-6COM无风扇系列工业平板电脑。

如图4所示，总线背板是连接所有功能板卡的总线通道，包括：电源总线和通讯总线；所述电源总线分别连接电源模块和电源控制开关，电源控制开关连接电源和2路RS422插座，电源和2路RS422插座分别连接高频板卡和低频板卡；所述通讯总线连接电源和2路RS422插座；与低频板卡连接的电源和2路RS422插座上还连接16X4低频矩阵开关，16X4低频矩阵开关分别连接测试孔和驱动控制模块，驱动控制模块连接CPU模块，CPU模块分别连接电源开关驱动和控制模块，以及通讯模块；所述通讯总线还分别连接有2路RS232转RS422模块和电源模块。

总线背板接入通过电源适配器的电源（防止同时供电），把27V电源转换成5V和3.3V供控制逻辑使用，其他规格的电源和27V电源都接入到背板的电源总线上；电源总线通过CMOS管开关后，可以控制给各板卡供电；背板把工控机的2路RS232通过转换成RS422，接入背板数据总线，满足板卡和工控机之间通讯；对于低频板卡测试信号通过低频矩阵开关连接，连入前面板测试孔；总线背板设计有CPU，主要用于控制各个板卡电源的电源开关， CPU通过RS232通讯与工控机进行数据交换。

在实施例中，所述矩阵开关包括高频矩阵开关和低频矩阵开关；所述高频矩阵开关，用于控制高频板卡；所述低频矩阵开关，用于控制低频板卡；高频矩阵开关设计为12路入，3路出的模式，高频频率覆盖所有的高频板卡的频段，所有外接头采用N型头，采用RS232协议通讯方式，供电电源为±12V，功率小于3W；低频矩阵开关设计为16路入，4路出的模式，采用RS232协议通讯方式，供电电源为±12V，功率要求小于3W；所述总线板卡包括1553B和RINC429。

如图5所示，所述收发模块包括低通滤波器LPF、高中频滤波器BPF1和功率放大器、中频滤波器BPF2、第一本振、第二本振、混频器、数控衰减器、两个射频开关、0-30MHz射频通道、30-500MHz射频通道和电源电路；

信号经过电平检测进入数控衰减器，通过数控衰减器进入射频开关，射频开关的两个端子分别连接0-30MHz射频通道和30-500MHz射频通道一端；0-30MHz射频通道和30-500MHz射频通道另一端还连接另一个射频开关；两个射频开关依次连接低通滤波器LPF、变频器、高中频滤波器BPF1和功率放大器、中频滤波器BPF2；变频器上还连接第一本振，第一本振与微处理器连接，微处理器连接高中频滤波器BPF1和功率放大器。

如图6所示，所述低通滤波器LPF：包括依次串联的电感L5、电容C34、电容C35、电容C36和电感L9；C34分别并联L6和C40，C40接地，L6串联L7，L7串联L8；C35分别并联L7和C37，C37接地；C36分别并联L8和C38，C38接地，C36还串联有C39；

所述高中频滤波器BPF1和功率放大器：采用高中频滤波器，获得纯净的高中频信号；功率放大器：保持通道0dB增益；

所述中频滤波器BPF2：采用中频滤波器，获得纯净的中频信号；

所述第一本振采用集成PLL和VCO的振荡器；

所述第二本振采用本振源；

所述混频器采用双向无源混频器。

所述数控衰减器：当测试电台接收机灵敏度时，需要大于130dB的衰减量；

所述射频开关：测试电台发射机或电台接收机时，需要将射频通路切换到电台发射机通路或电台接收机通路，以及当测试电台发射机或电台接收机的频率低于30MHz时，需要将射频通路切换到0~30MHz通路，否则切换到30~500MHz通道；

所述收发模块将射频通路分为两个双向通道：0~30MHz射频通道：当发信或收信0~30MHz射频信号时选择此通道，实现对工控主机的输入处理；30~500MHz射频通道：当发信或收信30~500MHz射频信号时选择此通道，当作为收信机时，将电台发射的30~500MHz的射频信号变换到21.4MHz的中频信号；当作为发信机时，将21.4MHz的中频源信号变换为30~500MHz的射频信号；实现对工控主机的输入处理。

所述电源电路包括DC-DC电压变换电路和LDO降压处理电路；如图7所示，所述DC-DC电压变换电路包括DC-DC转换器，DC-DC转换器的输入和输出端上分别设有滤波电容C11、C8，以及C12和C9；如图8所示，所述LDO降压处理电路包括低压降稳压器LM1117，低压降稳压器的输入和输出端上分别设有滤波电容C1-C6；通过DC-DC电压变换电路，将+27V电压转换为+12V，同样将+12V转换为+5V电压；+12V将为运算放大器提供电源，+5V则为微处理器、数模转换器、电平转换器提供电源；+3.3V、+2.5V电压是将+5V电压通过LDO降压处理电路获得， +3.3V、+2.5V作为FPGA处理器的电源，采用LDO降压处理电路可以获得较干净的电源。

在本实施例中，所述基带处理模块包括：信号调制电路、信号解调及音频采样电路和音频信号源；

所述信号调制电路包括DDS芯片，DDS芯片在微处理器的控制下，进行调制，输出21.4MHz中频信号；无线电电台收信机测试时，中频源信号的产生采用DDS芯片，通过数字化编程可以输出高稳定的频率、相位、幅度及可编程的正弦和余弦信号，联合这些属性在单信号模式下可以实现SSB、FM，AM，PM，FSK，PSK和ASK等操作，满足接收机测试需求；本实施例中采用AD9854数字合成器，作为DDS芯片；

所述信号解调及音频采样电路包括ADC、FPGA和微处理器；中频信号和音频信号分别经过信号调理依次进入ADC，进行数字化处理，再经过FPGA和微处理器解调输出；同样也可进行音频输入信号的采样，并进行音频的测量和分析；在本实施例中FPGA采用XC2S200-208，ADC 采用AD6644芯片，微处理器采用GD32F103-6-4。

基带处理模块具有：

调制：用于无线电电台的收信机测试，实现SSB、FM，AM，PM，FSK，PSK和ASK等调制操作；输出0~30MHz射频信号或21.4MHz的中频信号，送GPC8330A收发模块，满足电台接收机（收信机）测试需求，实现对工控主机的输入处理；

解调：用于无线电电台的发信机测试，实现SSB、FM，AM，PM，FSK，PSK和ASK等解调操作，接收GPC8330A收发模块输出的0~30MHz射频信号或21.4MHz的中频信号并解调，输出解调音频信号或数据信号；

音频分析：将解调的音频信号调理后A/D，送模块中央处理器FFT处理，实现音频分析功能，最后将处理结果输出到工控主机；

音频输出：将中央处理器的D/A输出经信号调理输出音频信号或由中央处理器直接输出串行数据信号，供测试电台发射机使用。

如图9所述，低频处理板卡包括：AD转换器和微处理器；所述AD转换器用于采集电流、电压，AD转换器通过DOUT、SCLK、CS、DIN、SSTRB与微处理连接；

所述低频处理板卡主要完成对电台和控制盒的电源检测，包括电流大小、电压大小及精度测试；电流、电压采集使用的AD选用MAX1300系列16位串行高精度AD转换器。

通讯板卡包括：1553B接口、以太网接口、ARINC429接口和USB通讯接口；所述1553B接口采用Hi-1573PSIF芯片进行收发，芯片只是完成信号的电平转换功能，不对协议进行处理，协议交由CPU进行处理；所述以太网接口采用带SPI接口的独立以太网控制器；所述ARINC429接口采用HS3282和HS3182芯片。

由于检测仪与其他进行交互时，往往需要高速传输大量的测试数据，可采用以太网通讯的方式来实现这种高速、大流量的数据传输，以太网接口芯片采用带SPI接口的独立以太网控制器ENC28J60。

如图10所示，ARINC429接收采用HS3282和HS3182芯片搭建，电路完成数据缓存，串/并、并/串转换和系统内部逻辑信号与ARINC429差分信号的转换；HS-3282为正式差分输出，用来把要发送的信息转变为符合ARINC429传输规范的电平，与驱动芯片HS-3182相连的电容用来改善输出数据的上升沿和下降沿。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。