一種tr組件調試儀組合脈衝發生方法和控制方法

2023-05-09 14:38:56

一種tr組件調試儀組合脈衝發生方法和控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種TR組件調試儀組合脈衝發生方法和控制方法，設有時序控制模塊和人機互動模塊，不但可以產生T/R組件調試所需要的組合脈衝，而且可通過人機互動模塊的面板輸入T/R組件測試所需要的組合脈衝生成所要的參數，就可以得到不同T/R組件測試所需要的組合脈衝，還可以根據T/R組件測試時發射和接收狀態下所需要的信號狀態對組合脈衝T_R信號、T信號和R信號進行對應的置高置低處理，以滿足T/R組件測試的需要，同時設有LVDS差分電路，可通過LVDS差分電路的轉化，對高頻下的時序信號進行平滑處理，使得T/R組件可以測試高頻下的性能。
【專利說明】一種TR組件調試儀組合脈衝發生方法和控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於無線通信【技術領域】，具體涉及一種TR組件調試儀組合脈衝發生方法和控制方法。
【背景技術】
[0002]微波領域，將具有收、發微波信號放大功能及與之相應的一些電路功能組合在一起的電路簡稱為T/R組件。
[0003]典型的相控陣雷達是用移相器控制天線波束的發射和接收，其每個天線輻射陣元是用一個接收機和發射功能放大器的有源陣組成。
[0004]有源相控陣雷達的陣面是由大量的T/R組件、天線單元和無源饋線系統構成的、一般先由若干個T/R組件組成子陣，再由子陣通過波束合成網絡形成接收波束，再由接收機進行頻率變換，處理為數位訊號，最後通過信號處理和數據處理達到測量目標的目的。
[0005]T/R組件承擔著發射信號的主功率放大、接收微弱信號的低噪聲前置放大、波束形成和掃描所需的幅相控制等功能，其性能直接標誌著整個雷達的水平。一部雷達通常具有數百或數千個T/R組件，構成一個完整的有源相控陣列天線陣，它佔整個雷達造價的60%左右，成為有源相控陣雷達的決定因素，並將對有源相控陣雷達的發展產生深遠影響。
[0006]T/R組件是基於微博單片集成電路(MMIC)技術和微組裝工藝的小型化和模塊化的大功率守法組件，不但電路組成、製造工藝複雜，而且功能部件較多。
[0007]由T/R組件的電路組成及其功能可知，T/R組件需要測量的參數主要包括:發射輸出功率、發射駐波、發射移相精度、發射相位噪聲、發射諧波、發射雜散、接收增益、接收移相精度、接收衰減精度、接收幅相一致性、接收噪聲係數、接收三階交調、接收諧波、接收雜散、開關時間等。
[0008]T/R組件是有源相控陣陣列天線最為關鍵的部件，無論哪個頻率段，何種用途的相控陣雷達，天線輻射單元後均接有一個固態T/R組件，T/R組件相當於相控陣雷達系統的射頻前端，是包含微波、低頻、大信號、小信號，數字和模擬電路為一體的複雜電子系統。一部先進的相控陣雷達對T/R組件的技術要求較多，需要使用測試系統全面精確的測試T/R組件的技術性能參數。
[0009]T/R組件測試需要用到的測試儀器儀表有脈衝矢量網絡分析儀、微波信號源、頻譜分析儀、示波器、脈衝功率計、噪聲係數測試儀、程控電源、被測件控制電路等，這些現有的T/R組件測試儀器無法將實現測試流程的程序化、自動化、測試數據的採集和分析自動化，也無法在大批量T/R組件生產的過衝，實現T/R組件快速準確的自動化測試。
[0010]T/R組件調時試需要時序控制信號和組合脈衝，現有的調試儀器只能輸出固定的時序控制信號和組合脈衝T_R信號、T信號和R信號，且只能針對固定型號的T/R組件進行調試，因為T_R信號、T信號和R信號這三個信號的頻率和周期已經確定，所以如果T/R組件的型號不一致則無法在同一臺調試儀上進行測試，出現測試困難或無法測試的局面，同時現有的T/R組件調試儀器所輸出的組合脈衝T_R信號、T信號和R信號，無法根據T/R組件調試所需要的狀態進行改變，同時現有的T/R組件調試儀不能在高頻率下對T/R組件進行測試，只能在低頻率範圍內進行測試，這就無法保證T/R組件在應用時高頻下的性能是否穩定，這是目前T/R組件測試領域亟待需要解決的問題。

【發明內容】

[0011]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術的缺陷，提供一種TR組件調試儀組合脈衝發生方法和控制方法，設有時序控制模塊和人機互動模塊，不但可以產生T/R組件調試所需要的脈衝組合信號，而且可通過人機互動模塊的面板輸入T/R組件測試所需要的脈衝組合信號生成所要的參數，就可以得到不同T/R組件測試所需要的脈衝組合信號，還可以根據T/R組件測試時發射和接收狀態下所需要的信號狀態對脈衝組合信號T_R信號、T信號和R信號進行對應的置高置低處理，以滿足T/R組件測試的需要，同時設有LVDS差分電路，可通過LVDS差分電路的轉化，對高頻下的時序信號進行平滑處理，使得T/R組件可以測試高頻下的性能。
[0012]本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案:
一種TR組件調試儀組合脈衝發生方法和控制方法，TR組件調試儀包括主控模塊、時序控制模塊和人機互動模塊，主控模塊分別與時序控制模塊和人機互動模塊相連，主控模塊包括單片機，時序控制模塊包括FPGA和晶振，人機互動模塊包括儀器正面板和交互界面，儀器正面板上設有功能選擇開關，功能選擇開關與單片機相連；
組合脈衝發生方法:
晶振產生固定頻率的周期信號，FPGA對周期頻率信號的高低電平計數，通過人機互動模塊輸入計算脈衝信號所需要的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值，主控模塊接收輸入的計算脈衝信號所需要的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值，並將計算脈衝信號所需要的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值發送給FPGA，FPGA根據得到的頻率和佔空比計算出T_R信號，FGPA根據所得T_R信號的的上升沿和下降沿，並根據tl、t2、t3和t4的值計算出T信號和R信號；
T信號的上升沿比T_R信號的上升沿延遲t2的時間，T信號的下降沿沿比T_R信號的下降沿提前t3的時間，R信號的下降沿比T_R信號的上升沿提前tl的時間，R信號的上升沿比T_R信號的下降沿延遲t4的時間；
組合脈衝控制方法:
通過功能選擇開關選擇T/R組件的工作模塊:發射模式或者接收模塊，功能選擇開關選擇發射模式時，單片機接收功能選擇開關的啟動信號後，並向FPGA發送組合脈衝啟動信號，FPGA收到單片機發送的組合脈衝啟動信號後，輸出T/R組合脈衝，輸出的T/R組合脈衝的頻率和周期由輸入的佔空比和設定的頻率決定，功能選擇開關選擇接收模式時，單片機接收功能選擇開關的信號後，並向FPGA發送信號，FPGA收到單片機發送的信號後，將T_R信號和T信號置低，R信號邏輯輸出，R信號有置高、置低兩種狀態。
[0013]作為本發明的進一步優化方案，所述時序控制模塊的FPGA還產生時序控制信號，時序控制信號包括CLK信號、DATA信號、SEL信號、DARY信號、IR信號。
[0014]作為本發明的進一步優化方案，所述的時序控制信號在進行高頻測試時，時序控制信號經過低壓差分信號處理電路處理後輸入T/R組件。[0015]作為本發明的進一步優化方案，所述的低壓差分信號處理電路包括LVDS屏線、第一低壓差分信號傳輸晶片和第二低壓差分信號傳輸晶片，LVDS屏線一端與T/R組件調試儀的時序信號輸出埠相連，LVDS屏線的另一端與第一低壓差分信號傳輸晶片的信號輸入端相連，所述第一低壓差分信號傳輸晶片的信號輸出端與第二低壓差分信號傳輸晶片的信號輸入端相連。
[0016]作為本發明的進一步優化方案，所述的低壓差分信號處理電路採用的第一低壓差分信號傳輸晶片和第二低壓差分信號傳輸晶片的型號分別為為SN65LVDS389和SN65LVDS388A。
[0017]本發明採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
第一、設有時序控制模塊和人機互動模塊，不但可以產生T/R組件調試所需要的脈衝組合信號，而且可通過人機互動模塊的面板輸入T/R組件測試所需要的脈衝組合信號生成所要的參數，就可以得到不同T/R組件測試所需要的脈衝組合信號；
第二、根據T/R組件測試時發射和接收狀態下所需要的信號狀態對脈衝組合信號T_R信號、T信號和R信號進行對應的置高置低處理，以滿足T/R組件測試的需要；
第三、設有LVDS差分電路，可通過LVDS差分電路的轉化，對高頻下的時序信號進行平滑處理，使得T/R組件可以測試高頻下的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1、本發明的脈衝波形示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
本發明公開一種TR組件調試儀組合脈衝發生方法和控制方法，TR組件調試儀包括主控模塊、時序控制模塊和人機互動模塊，主控模塊分別與時序控制模塊和人機互動模塊相連，主控模塊包括單片機，時序控制模塊包括FPGA和晶振，人機互動模塊包括儀器正面板和交互界面，儀器正面板上設有功能選擇開關，功能選擇開關與單片機相連。
[0020]單片機分別與FPGA和儀器正面板上的功能選擇開關相連，單片機通過接收功能選擇開關的指令判斷並作出相應的動作，同時單片機接收使用者通過交互界面輸入的產生組合脈衝的參數，並將所得的參數發送至FPGA，通過控制FPGA來產生使用者所需要的組合脈衝，除此之外，FPGA還可產生時序控制信號CLK信號、DATA信號、SEL信號、DARY信號、IR信號。
[0021]組合脈衝發生方法:
晶振產生固定頻率的周期信號，FPGA對周期頻率信號的高低電平計數，通過人機互動模塊輸入的計算脈衝信號所需要的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值，主控模塊接收輸入的計算脈衝信號所需要的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值，並將計算脈衝信號所需要的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值發送給FPGA，FPGA根據得到的頻率和佔空比和對晶振信號高低電平的計數，得出T_R信號的波形，FGPA根據所得T_R信號波形的的上升沿和下降沿，並根據tl、t2、t3和t4的值計算出T信號和R信號；
具體的計算方法如圖1所示，T信號的上升沿比T_R信號的上升沿延遲t2的時間，T信號的下降沿沿比T_R信號的下降沿提前t3的時間，R信號的下降沿比T_R信號的上升沿提前tl的時間，R信號的上升沿比T_R信號的下降沿延遲t4的時間；
組合脈衝控制方法:
通過功能選擇開關選擇T/R組件的工作模塊:發射模式或者接收模塊，功能選擇開關選擇發射模式時，單片機接收功能選擇開關的啟動信號後，單片機向FPGA發送組合脈衝啟動信號，FPGA收到單片機發送的組合脈衝啟動信號後，輸出T/R組合脈衝，輸出的T/R組合脈衝的頻率和周期由輸入的佔空比和設定的頻率決定，功能選擇開關選擇接收模式時，單片機接收功能選擇開關的信號後，並向FPGA發送信號，FPGA收到單片機發送的信號後，將T_R信號和T信號置低，R信號邏輯輸出，R信號有置高、置低兩種狀態。
[0022]使用者需要對不同型號的T/R組件通過T/R組件調試儀進行調試時，可根據該型號的T/R組件調試所需要的組合脈衝特性，通過交互界面輸入得出與該型號的T/R組件相適應的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值。該T/R組件調試儀的組合脈衝發生方法使得T/R組件調試儀可適用於多種不同的T/R組件的調試，不需要人為計算和更改，只需要輸入計算需要的參數即可得出待測試T/R組件調試所用到的組合脈衝波形，該組合脈衝的發生方法使得T/R組件調試儀的適用範圍更加廣泛，擺脫了以往T/R組件調試儀只針對固定型號的T/R組件進行調試的單一功能，可為不同的T/R組件提供更加便利的調試功能。
[0023]晶振產生脈衝信號，FPGA對晶振信號的高低電平計數，根據使用者輸入的頻率和佔空比計算出周期內脈衝個數和高電平對應的脈衝個數。
[0024]作為本發明的進一步優化方案，所述時序控制模塊的FPGA還產生時序控制信號，時序控制信號包括CLK信號、DATA信號、SEL信號、DARY信號、IR信號。
[0025]作為本發明的進一步優化方案，所述的時序控制信號在進行高頻測試時，時序控制信號經過低壓差分信號處理電路處理後輸入T/R組件。
[0026]現有的T/R組件調試儀都只能在低頻率下對T/R組件進行調試，因為當測試頻率過高時，時序控制信號容易出現失真的情況，不能對T/R組件的性能進行準確的測試，在該T/R組件調試儀中加入了低壓差分信號處理電路，對時序控制信號進行低壓差分信號處理，將時序控制信號經過低壓差分處理後得出較為平滑的時序控制信號，該方法不但為T/R組件提供了高頻率下的調試功能，也保證了高頻率調試下時序控制信號的穩定，使得T/R組件的調試更加準確，各個工作頻段的性能都能得到檢測，已保證T/R組件應用在雷達天線上時性能更加穩定，更加可靠。
[0027]作為本發明的進一步優化方案，所述的低壓差分信號處理電路包括LVDS屏線、第一低壓差分信號傳輸晶片和第二低壓差分信號傳輸晶片，LVDS屏線一端與T/R組件調試儀的時序信號輸出埠相連，LVDS屏線的另一端與第一低壓差分信號傳輸晶片的信號輸入端相連，所述第一低壓差分信號傳輸晶片的信號輸出端與第二低壓差分信號傳輸晶片的信號輸入端相連。
[0028]時序控制信號CLK信號、DATA信號、SEL信號、DARY信號、IR信號，在進入第一低壓差分信號傳輸晶片時，每一個信號被差分成兩路，然後分成的兩路信號再通過第二低壓差分信號傳輸晶片合成一路，處理過程如下:
時序控制信號經過第一低壓差分信號傳輸晶片後，信號經過如下變化，IN表示輸入的時序信號CLK信號、DATA信號、SEL信號、DARY信號、IR信號中的任意一個:IN=IN+ -1N-
線路傳輸幹擾同時存在於差分對上，假設幹擾為q，由第一低壓差分信號傳輸晶片輸出的信號進入第二低壓差分信號傳輸晶片經過如下處理:
(IN+ + q)-(IN- + q) =IN+ -1N-=OUT
所以:
OUT=IN
噪聲被抑止掉。
[0029]時序控制信號經過低壓差分處理後，時序控制信號中的噪聲被抑制掉，使得T/R組件的調試更加準確，同時經過低壓差分處理，不但可以降低時序控制信號內的噪聲，而且降低了信號傳輸的功耗。
[0030]作為本發明的進一步優化方案，所述的低壓差分信號處理電路採用的第一低壓差分信號傳輸晶片和第二低壓差分信號傳輸晶片的型號分別為為SN65LVDS389和SN65LVDS388A。低壓差分信號傳輸晶片SN65LVDS389和SN65LVDS388A具有優異的信號處理性能，在信號處理的過程中不會引入其他的噪聲，同時將信號中的噪聲抑制的同時有效的降低了信號傳輸的功耗，將低壓差分信號處理電路引入T/R組件調試儀可有效的提高T/R組件調試儀的測試頻率，增加了 T/R組件調試儀的功能之外，還為T/R組件的調試提供了更寬的調試頻率範圍，使得T/R組件的性能得到更加充分的調試，保證了 T/R組件的功能和性能。
[0031]本發明設有時序控制模塊和人機互動模塊，不但可以產生T/R組件調試所需要的脈衝組合信號，而且可通過人機互動模塊的面板輸入T/R組件測試所需要的脈衝組合信號生成所要的參數，就可以得到不同T/R組件測試所需要的脈衝組合信號，還可以根據T/R組件測試時發射和接收狀態下所需要的信號狀態對脈衝組合信號T_R信號、T信號和R信號進行對應的置高置低處理，以滿足T/R組件測試的需要，同時設有LVDS差分電路，可通過LVDS差分電路的轉化，對高頻下的時序信號進行平滑處理，使得T/R組件可以測試高頻下的性能。
[0032]上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。
[0033]以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護範圍。凡是按照本發明提出的技術思想，以及在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種TR組件調試儀組合脈衝發生方法和控制方法，其特徵在於:TR組件調試儀包括主控模塊、時序控制模塊和人機互動模塊，主控模塊分別與時序控制模塊和人機互動模塊相連，主控模塊包括單片機，時序控制模塊包括FPGA和晶振，人機互動模塊包括儀器正面板和交互界面，儀器正面板上設有功能選擇開關，功能選擇開關與單片機相連； 組合脈衝發生方法: 晶振產生固定頻率的周期信號，FPGA對周期頻率信號的高低電平計數，通過人機互動模塊輸入計算脈衝信號所需要的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值，主控模塊接收輸入的計算脈衝信號所需要的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值，並將計算脈衝信號所需要的頻率、佔空比以及tl、t2、t3和t4的值發送給FPGA，FPGA根據得到的頻率和佔空比計算出T_R信號，FGPA根據所得T_R信號的的上升沿和下降沿，並根據tl、t2、t3和t4的值計算出T信號和R信號； T信號的上升沿比T_R信號的上升沿延遲t2的時間，T信號的下降沿沿比T_R信號的下降沿提前t3的時間，R信號的下降沿比T_R信號的上升沿提前tl的時間，R信號的上升沿比T_R信號的下降沿延遲t4的時間； 組合脈衝信號控制方法: 通過功能選擇開關選擇T/R組件的工作模塊:發射模式或者接收模塊，功能選擇開關選擇發射模式時，單片機接收功能選擇開關的啟動信號後，並向FPGA發送組合脈衝信號啟動命令，FPGA收到單片機發送的組合脈衝信號啟動命令後,輸出T/R組合脈衝信號信號,輸出的T/R組合脈衝信號信號的頻率和周期由輸入的佔空比和設定的頻率決定，功能選擇開關選擇接收模式時，單片機接收功能選擇開關的信號後，並向FPGA發送信號，FPGA收到單片機發送的信號後，將T_R信號和T信號置低，R信號邏輯輸出，R信號有置高、置低兩種狀態。
2.如權利要求1所述的一種TR組件調試儀組合脈衝信號發生方法和控制方法，其特徵在於:所述時序控制模塊的FPGA還產生時序控制信號，時序控制信號包括CLK信號、DATA信號、SEL信號、DARY信號、IR信號。
3.如權利要求2所述的一種TR組件調試儀組合脈衝信號發生方法和控制方法，其特徵在於:所述的時序控制信號在進行高頻測試時，時序控制信號經過低壓差分信號處理電路處理後輸入T/R組件。
4.如權利要求3所述的一種TR組件調試儀組合脈衝信號發生方法和控制方法，其特徵在於:所述的低壓差分信號處理電路包括LVDS屏線、第一低壓差分信號傳輸晶片和第二低壓差分信號傳輸晶片，LVDS屏線一端與T/R組件調試儀的時序信號輸出埠相連，LVDS屏線的另一端與第一低壓差分信號傳輸晶片的信號輸入端相連，所述第一低壓差分信號傳輸晶片的信號輸出端與第二低壓差分信號傳輸晶片的信號輸入端相連。
5.如權利要求1所述的一種TR組件調試儀組合脈衝信號發生方法和控制方法，其特徵在於:所述的低壓差分信號處理電路採用的第一低壓差分信號傳輸晶片和第二低壓差分信號傳輸晶片的型號分別為為SN65LVDS389和SN65LVDS388A。
【文檔編號】G05B19/042GK103955157SQ201410210198
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】朱勤輝, 張 林, 竇延軍 申請人:江蘇萬邦微電子有限公司