專利名稱：基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種航空電子設備檢測儀器，尤其涉及一種無線電高度表檢測儀的信號模擬器組件。
背景技術：
無線電高度表是測量飛機到地面垂直距離用的機載無線電設備，是重要的飛行器儀表之一。它由發(fā)射、接收裝置和顯示器組成。它向地面發(fā)射無線電波，經(jīng)地面反射后再被接收，即可計算出飛行高度。對上述這種無線電高度表進行檢測的儀器稱為無線電高度表檢測儀，其中很重要的一個組成部分為信號模擬器組件，其功能是對無線電高度表發(fā)射的信號進行射頻延時和射頻衰減處理，然后再反饋給無線電高度表的接收，以模擬實際飛行過程中無線電發(fā)射到地面并反射的情形，從而測量無線電高度表的距離精度、靈敏度及其它性能參數(shù)。傳統(tǒng)的無線電高度表檢測儀用信號模擬器組件，包括衰減器、變頻器、濾波器、延遲線等元器件連接組成的電路，每個信號模擬器都是采用固定規(guī)格的上述各種元器件，僅能模擬一個高度值，因此在進行檢測過程中，需要不斷的更換信號模擬器，以對無線電射頻信號進行不同程度的信號處理，模擬出不同的高度，例如模擬高度為500米時，須使用延遲時間為3333ns的信號模擬器，模擬高度為5000米時，必須更外另外一個專用的、相應延遲時間為33333ns的信號模擬器，這就導致檢測操作繁瑣、效率低、誤差大等缺陷；另外，傳統(tǒng)的信號模擬器所用的延遲線為同軸電纜或光纜，其存在著延時精度低、體積和重量大、使用不便的問題，導致這種信號模擬器無法集成在綜合測試設備中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可程控操作、同一組件可模擬多個高度的高精度和高效率的無線電高度表檢測儀用信號模擬器組件。為解決上述問題，本發(fā)明的信號模擬器組件包括依次串聯(lián)的下述元器件用于提供變頻信號源的微波振蕩器；用于對無線電射頻信號進行固定功率衰減的限幅衰減器；用于將無線電射頻信號高頻變低頻的下變頻器；用于對無線電射頻信號進行窄帶濾波的窄帶濾波器；用于對無線電射頻信號進行延遲的延遲線；用于對延遲后的無線電射頻信號進行放大的放大器一；用于對無線電射頻信號進行寬帶濾波的寬帶濾波器；用于對無線電射頻信號進行方法的放大器二；它還包括與下變頻器和上變頻器連接、并為其提供變頻信號源的微波振蕩器，以及與數(shù)控電調衰減器相連接并控制其衰減量的微控制單元；其特征在于， 它還包括最后對無線電射頻信號進行可變功率衰減處理的數(shù)控電調衰減器；延遲線有多條；還包括用于選擇切換無線電射頻信號行經(jīng)不同延遲線的單刀多擲開關；還包括用于選擇切換無線電射頻信號是否行經(jīng)延遲線路徑還是繞過、變頻、濾波處理元器件路線的直通路路徑的單刀雙擲開關；所述單刀多擲開關和單刀雙擲開關以及數(shù)控電調衰減器分別與微控制單元電連接。
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所述延遲線為聲表面波延遲線。所述微波振蕩器的本振頻率為5100MHz。所述延遲線有2-6條。所述限幅衰減器的衰減幅度為30dB。所述數(shù)控電調衰減器的衰減幅度為llOdB。所述下變頻器的變頻幅度為4. 3GHz到800MHz。所述上變頻器的變頻幅度為到800MHz到4. 3GHz。所有元器件及電路被封裝在一個機殼內，對外通過射頻信號輸入口、射頻信號輸出口和微控制單元I/O標準接口進行連接。上述所有元器件及電路被封裝在一個機殼內，對外通過射頻信號輸入口、射頻信號輸出口和微控制單元I/O標準接口進行連接。本發(fā)明的信號模擬器組件，由于采用了模塊化設計，將多條可進行不同時間延遲的延遲線配置在一套組件上，并通過MCU微控制單元控制單刀多擲開關進行選擇和切換， 同時還通過控制器對使無線電射頻信號僅經(jīng)過限幅衰減器及數(shù)控電調衰減器(直通路)進行0高度的模擬，因此，與現(xiàn)有技術相比，由于可進行程序自動控制和切換，省略了檢測過程中更換信號模擬器等操作，提高了檢測的效率，實現(xiàn)了自動化；另外，由于本發(fā)明信號模擬器采用了聲表面波延遲線，與現(xiàn)有技術的同軸電纜或光纜延遲線相比，具有重量輕、體積小的特點，是實現(xiàn)一套組件帶有多大6條延遲線的重要保證，實現(xiàn)了集成化；而且聲表面波延遲線還具有延遲精度高、可靠性高的優(yōu)點，從而有助于提高整個信號模擬器組件的精度和精巧化、小型化。自動化、集成化、小型化、高精度是本發(fā)明的特點，使得它非常適于配置在飛機電子設備自動測試系統(tǒng)的測試適配器內部程控操作應用。


圖1是本發(fā)明信號模擬器組件的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明聲表面波延遲線的結構示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例的信號模擬器組件如圖1所示，它包括依次串聯(lián)的下述元器件用于提供變頻信號源的微波振蕩器；用于對無線電射頻信號進行固定功率衰減的限幅衰減器；用于將無線電射頻信號高頻變低頻的下變頻器；用于對無線電射頻信號進行窄帶濾波的窄帶濾波器；用于對無線電射頻信號進行延遲的延遲線；用于對延遲后的無線電射頻信號進行放大的放大器一；用于對無線電射頻信號進行寬帶濾波的寬帶濾波器；用于對無線電射頻信號進行方法的放大器二；用于對無線電射頻信號進行可變功率衰減處理的數(shù)控電調衰減器；它還包括與下變頻器和上變頻器連接、并為其提供變頻信號源的微波振蕩器，以及與數(shù)控電調衰減器相連接并控制其衰減量的微控制單元；延遲線有六條；還包括用于選擇切換無線電射頻信號行經(jīng)不同延遲線的單刀六擲開關，所述單刀六擲開關與所述微控制單元電連接；還包括用于選擇切換無線電射頻信號是否行經(jīng)延遲線路徑還是繞過、變頻、濾波處理元器件路線的直通路路徑的單刀雙擲開關，所述單刀雙擲開關與所述微控制單元電連接。微控制單元帶有與可與通訊的標準數(shù)字I/O接口。
上述延遲線為聲表面波延遲線；放大器有兩個，分別連接在延遲線下游和寬帶濾波器下游；微波振蕩器產生的微波信號為5100MHz ；限幅衰減器的衰減幅度為30dB ；數(shù)控電調衰減器的衰減幅度為IlOdB ；下變頻器的變頻幅度為4. 3GHz到800MHz，上變頻器的變頻幅度為800MHz到4. 3GHz。上述所有元器件及電路被封裝在一個機殼內，對外通過射頻信號輸入口、射頻信號輸出口和微控制單元I/O標準接口進行連接。實際工作時，來自無線電高度表發(fā)射天線插座的射頻調制信號(載波頻率值為 4300MHz微波頻率、峰值脈沖功率為數(shù)十dBm的脈沖調制波或平均功率為數(shù)W的調頻波信號)，經(jīng)特定長度的天線電纜引入后，首先經(jīng)過能承受較大功率的射頻固定衰減器，將功率衰減(30dB)到后級電子元件可以承受的范圍；單刀雙擲開關可在微控制單元(MCU)產生的射頻開關觸點選擇控制信號的控制下，在直通路和延遲路之間切換；單刀雙擲開關在延遲路狀態(tài)下，無線電射頻信號先經(jīng)過下變頻器(本振頻率為5100MHz)，將4300MHz的射頻下變頻到800MHz ；然后經(jīng)窄帶濾波器(LPF)對射頻信號進行低通窄帶濾波；然后經(jīng)過六條延遲線中的一條，延遲線的導通由單刀六擲開關進行選擇切換，單刀六擲開關的動作由微控制單元(MCU)的控制信號進行控制；無線電射頻信號經(jīng)延遲線進行時間延遲后，經(jīng)放大器一放大，至上變頻器以將信號頻率由800MHz變回到最初的4. 3GHz，，再經(jīng)寬帶濾波器進行寬帶濾波，經(jīng)放大器二進行放大調理，最后通過數(shù)控電調衰減器進行衰減，數(shù)控電調衰減器在微控制單元(MCU)的控制信號下工作，以對經(jīng)不同延遲線的、延遲的時間不同的信號進行不同程度的衰減控制，更好的模擬真實信號；最后信號經(jīng)輸出端口輸出送往無線電高度表接收端。微控制單元控制將單刀雙擲開關切換在直通路時，無線電射頻信號僅通過限幅衰減器和數(shù)控電調衰減器，繞過了中間的元器件，此時，沒有任何的延遲，模擬的是0高度。為保證電磁屏蔽效果，所有元器件及電路被封裝在一個機殼內，對外通過射頻信號輸入口、射頻信號輸出口和微控制單元I/O標準接口進行連接。上述模擬器組件內的有源電路器件所需的工作電壓為士 12V、士5V，由其內或外置的電源模塊提供；其中微控制單元(MCU)接收(讀取)外部送來的TTL電平形式的延遲線選擇(單刀六擲開關的切換)和衰減量控制(數(shù)控電調衰減器)信號，對這幾個元器件進行控制。本實施例中使用的延遲線為聲表面波延遲線，其原理結構如圖2所示，它包括一塊壓電基片1、在壓電基片上沿聲表面波傳播方向的輸入端、輸出端分別設置輸入換能器2 和輸出換能器3。這種延遲線性能穩(wěn)定、無需調試，可以批量生產，生產成本低。聲表面波延遲線的工作原理如下，射頻信號送入聲表面波延遲線后，由于壓電效應，被輸入換能器轉換為聲波信號，然后沿著壓電基片聲媒質表面?zhèn)鞑ィ竭_輸出換能器時，由于逆壓電效應，被轉換成電信號。在此過程中，信號在延遲線中傳播需要一定的時間， 因此形成了信號的“延遲”，模擬了實際飛機運行時無線電信號發(fā)射到地面并反射回來的時間消耗過程；輸入換能器和輸出換能器之間延遲線的長度除以信號在其中的傳播速度，就是延遲時間；由于聲表面波在壓電基片聲媒質中的傳播速度遠小于電磁波在同軸電纜或光波在光纜中的傳播速度，并且具有更好的精度，因此需要的延遲線較短，即整個延遲線部件的體積小、重量輕，并使得多條延遲線幾種在一套信號模擬器組件上(切換選用)成為可能， 也使得整個信號模擬器組件易于實現(xiàn)小型化、輕型化，并方便使高度表的檢測與飛機其它電子設備的檢測儀器集成進行綜合測試，例如用于配置在飛機電子設備自動測試系統(tǒng)的測試適配器內部程控操作應用。上述實施例中的延遲線是6條，模擬高度值多達7個(直通路模擬0高度)，可用于高空和低空無線電高度表的檢測；所用的單刀多擲開關為六擲；實踐中根據(jù)實際需要，也可以更多或更少，單刀多擲開關也相應的換成其它規(guī)格；各種元器件的參數(shù)可以根據(jù)實際需要進行設計和選用，這些都在本發(fā)明的保護范圍之內。本發(fā)明的信號模擬器組件，由于采用了模塊化設計，將多條延遲線集成配置在一套組件上，并通過MCU微控制單元控制單刀多擲開關進行選擇和切換，同時還通過控制器對使無線電射頻信號僅經(jīng)過限幅衰減器及數(shù)控電調衰減器(直通路)進行0高度的模擬，因此，與現(xiàn)有技術相比，實現(xiàn)了自動化的控制和切換，省略了檢測過程中更換延遲線等操作， 提高了檢測的效率；另外，由于本發(fā)明信號模擬器采用了聲表面波延遲線，與現(xiàn)有技術的同軸電纜或光纜延遲線相比，具有重量輕、體積小的特點，是實現(xiàn)一套組件帶有多大6條延遲線的重要保證；采用了數(shù)控電調功率衰減器，功率衰減范圍大、適用范圍廣；而且，聲表面波延遲線還具有延遲精度高、可靠性高的優(yōu)點，從而有助于提高整個信號模擬器組件的精度和精巧化、小型化。本發(fā)明的信號模擬器組件由于實現(xiàn)了程控自動化和小型集成化，因此特別適于配置在飛機電子設備自動測試系統(tǒng)(ATE)的測試適配器內部程控操作應用。
權利要求
1.一種基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，它包括依次串聯(lián)的下述元器件用于提供變頻信號源的微波振蕩器；用于對無線電射頻信號進行固定功率衰減的限幅衰減器；用于將無線電射頻信號高頻變低頻的下變頻器；用于對無線電射頻信號進行窄帶濾波的窄帶濾波器；用于對無線電射頻信號進行延遲的延遲線；用于對延遲后的無線電射頻信號進行放大的放大器一；用于對無線電射頻信號進行寬帶濾波的寬帶濾波器；用于對無線電射頻信號進行方法的放大器二 ；它還包括與下變頻器和上變頻器連接、并為其提供變頻信號源的微波振蕩器，以及與數(shù)控電調衰減器相連接并控制其衰減量的微控制單元；其特征在于，它還包括最后對無線電射頻信號進行可變功率衰減處理的數(shù)控電調衰減器；延遲線有多條；還包括用于選擇切換無線電射頻信號行經(jīng)不同延遲線的單刀多擲開關；還包括用于選擇切換無線電射頻信號是否行經(jīng)延遲線路徑還是繞過、變頻、濾波處理元器件路線的直通路路徑的單刀雙擲開關；所述單刀多擲開關和單刀雙擲開關以及數(shù)控電調衰減器分別與微控制單元電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，其特征在于所述延遲線為聲表面波延遲線。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，其特征在于所述微波振蕩器的本振頻率為5100MHz。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，其特征在于所述延遲線有2-6條。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，其特征在于所述限幅衰減器的衰減幅度為30dB。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，其特征在于所述數(shù)控電調衰減器的衰減幅度為llOdB。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，其特征在于所述下變頻器的變頻幅度為4. 3GHz到800MHz。
8.根據(jù)權利要求8所述的基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，其特征在于所述上變頻器的變頻幅度為到800MHz到4. 3GHz。
9.根據(jù)權利要求1所述的基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，其特征在于所有元器件及電路被封裝在一個機殼內，對外通過射頻信號輸入口、射頻信號輸出口和微控制單元I/O標準接口進行連接。
全文摘要
基于聲表面波延遲線的無線電高度信號模擬器組件，本發(fā)明涉及一種航空電子設備檢測儀器，尤其涉及一種無線電高度表檢測儀的信號模擬器組件，本發(fā)明由于延遲線有多條，并增設了數(shù)控電調衰減器，還包括用于選擇切換無線電射頻信號行經(jīng)不同延遲線的單刀多擲開關；還包括用于選擇切換無線電射頻信號是否行經(jīng)延遲線路徑還是繞過、變頻、濾波處理元器件路線的直通路路徑的單刀雙擲開關；所述單刀多擲開關和單刀雙擲開關以及數(shù)控電調衰減器分別與微控制單元電連接。本發(fā)明由于采用了模塊化設計，將多條可進行不同時間延遲的延遲線配置在一套組件上，并通過MCU微控制單元控制單刀多擲開關進行選擇和切換，與現(xiàn)有技術相比，由于可進行程序自動控制和切換，提高了檢測的效率，實現(xiàn)了自動化。
文檔編號G01S7/40GK102565768SQ20111044989
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者唐金元 申請人:唐金元