一種l波段通用數據處理模塊的製作方法
2023-10-31 17:49:52 1
專利名稱：一種l波段通用數據處理模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種L波段通用數據處理模塊，特別涉及一種用於模擬中頻輸出信號幅值檢測及輸出信號增益校準的L波段通用數據處理模塊。
背景技術：
二次雷達接收機對輸出的模擬中頻信號幅值精度要求較高，L波段信號 (1000MHz 2000MHz頻率信號)需要經過混頻器(即一次下變頻)將信號處理為模擬中頻，再將信號通過數控衰減器進行增益調節，因為調試時涉及多個中頻帶寬(指某個頻點調節為模擬中頻後可通過不同的衰減器對信號進行處理)，且小信號頻點多，全溫度範圍內波動大，需要通過下載不同頻點、中頻帶寬和溫度段下的衰減值到處理器來控制數控衰減器相應頻點下的衰減量，要求輸出幅度精度高且需要建很多衰減值表，同時與其他指標相關性很大，人工反覆操作的工作量非常大，效率低，軟體版本無法統一，無法軟體工程化、標準化，而且需要對校準之前之後的數據進行實時監測，測試判斷輸出信號是否滿足輸出要求。
實用新型內容本實用新型採用的技術方案是解決上述現有技術中L波段小信號增益調節及測試效率過低的問題，提出一種L波段通用數據處理模塊，通過採集本設計模塊輸出信號幅值，實時計算輸出信號幅值的增益調節值，對模擬中頻幅值輸出信號增益精度進行智能化、 高效率的調節，同時對校準前後的模擬中頻幅值輸出信號進行實時檢測。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種L波段通用數據處理模塊，包括射頻信號源、頻譜分析儀、人機互動控制模塊、增益調節模塊、混頻模塊，所述頻譜分析儀輸出端通過所述人機互動控制模塊與所述射頻信號源輸入端連接，所述人機互動控制模塊與所述增益調節模塊通訊連接，所述增益調節模塊與所述混頻模塊連接，所述射頻信號源輸出端通過所述混頻模塊與所述增益調節模塊輸入端連接，所述增益調節模塊輸出端與所述頻譜分析儀輸入端連接。一種L波段通用數據處理模塊，包括溫度傳感器，所述溫度傳感器輸出端與所述增益調節模塊連接。所述增益調節模塊包括主處理器、從處理器、數控衰減器、帶寬濾波器，所述主處理器分別與所述人機互動控制模塊、所述從處理器通訊連接，所述從處理器與人機互動控制模塊通訊連接，所述主處理輸入端與所述溫度傳感器輸出端連接，所述主處理器第一輸出端、所述主處理器第二輸出端、所述主處理器第三輸出端分別與所述混頻模塊一個輸入端、所述數控衰減器第一輸入端、所述帶寬濾波器第一輸入端連接，所述射頻信號源輸出端與所述混頻模塊另一個輸入端連接，所述混頻模塊輸出端與所述數控衰減器第二輸入端連接，所述數控衰減器輸出端與所述帶寬濾波器第二輸入端連接，所述帶寬濾波器輸出端與所述頻譜分析儀輸入端連接。所述混頻模塊包括跳頻源、混頻器，所述射頻信號源輸出端與混頻器第二輸入端連接，所述主處理器第一輸出端通過跳頻源與混頻器第一輸入端連接，混頻器輸出端與數控衰減器第二輸入端連接。所述人機互動控制模塊包括工控機。所述帶寬濾波器輸出端作為系統輸出端，所述射頻信號源輸出端作為系統輸入端。所述帶寬濾波器包括一個或者多個帶寬濾波器。所述主處理器包括FPGA或者DSP，所述從處理器包括ARM處理器。從上述本實用新型的結構特徵可以看出，其優點是人機互動控制模塊通過主處理器來控制混頻模塊，對於經過混頻模塊的輸入小信號通過數控衰減器，進行幅度調節；人機互動控制模塊通過實時採集數控衰減器輸出信號， 與模擬中頻輸出信號幅度設置值進行比較，計算增益調節量，再通過與增益調節模塊通訊， 通過數控衰減器提高了系統模擬信號輸出精度。整個系統形成了閉環控制系統，對於輸入信號頻率進行智能化的調節。，並且可以通過頻譜分析儀將整個系統輸出信號採集，在人機互動控制模塊中顯示，完成模擬中頻輸出信號的測試工作，節省了大量的工時，提高了效率。
本實用新型將通過例子並參照附圖的方式說明，其中圖1是本實用新型設計原理框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。優選實施例設計原理人機互動控制模塊作為整個設計的核心模塊(採用LabWindows / CVI 軟體作為系統軟體開發及運行的核心平臺，或者c++、vc等編程手段)實現控制功能，通過給主控制器(採用Verlog、或者VHDL程式語言進行模塊化設計)下發控制命令，進而控制跳頻源產生相應的本振信號與射頻信號發生器產生的信號通過混頻器進行信號混頻，並通過數控衰減器進行幅值增益調節，然後再通過帶寬濾波器進行帶寬調節，再通過頻譜分析儀， 實現模擬中頻輸出信號的檢測，將採集的輸出信號通過人機互動控制模塊顯示並存儲，完成輸出信號幅值測試功能；人機互動控制模塊根據頻譜分析儀當前採集的模擬中頻輸出信號與儲存於人機互動控制模塊的模擬中頻信號幅度值設置值(根據實際應用可變，工程應用中要求的標準值設置值是一組數據，包括各中頻帶寬下各頻點的系統設置值)，實時計算模擬中頻輸出信號幅值增益調節量，再通過控制主從處理器，實現主從處理器之間的通訊， 將增益調節量通過從處理器、主處理器、數控衰減器實施給需要調節的信號，將輸入信號進行校準。總體設計如圖1，一種L波段通用數據處理模塊，包括射頻信號源、頻譜分析儀、 人機互動控制模塊、增益調節模塊、混頻模塊、溫度傳感器。頻譜分析儀輸出端通過人機交與射頻信號源輸入端連接，人機互動控制模塊與增益調節模塊通訊連接，增益調節模塊與混頻模塊連接，射頻信號源輸出端通過混頻模塊與增益調節模塊輸入端連接， 增益調節模塊輸出端與頻譜分析儀輸入端連接，溫度傳感器輸出端與增益調節模塊連接。增益調節模塊包括主處理器(FPGA或者DSP處理器)、從處理器(ARM處理器)、數控衰減器、帶寬濾波器，主處理器分別與人機互動控制模塊、從處理器通訊連接，從處理器與人機互動控制模塊通訊連接，主處理輸入端與溫度傳感器輸出端連接，主處理器第一輸出端、主處理器第二輸出端、主處理器第三輸出端分別與混頻模塊一個輸入端、數控衰減器第一輸入端、帶寬濾波器第一輸入端連接，射頻信號源輸出端與混頻模塊另一個輸入端連接，混頻模塊輸出端與數控衰減器第二輸入端連接，數控衰減器輸出端與帶寬濾波器第二輸入端連接，帶寬濾波器輸出端與頻譜分析儀輸入端連接。本設計通用模塊會隨溫度變化產生溫漂，使整個模塊信號輸出的增益發生變化，輸出精度不高，所以通過溫度傳感器，不斷檢測環境溫度，主處理器實時讀取溫度傳感器採集的溫度值進行判斷，將溫度值分段處理後，發送相應的控制信息給從處理器，從處理器通過接受主處理器控制信息，並回覆信息給主處理器。主處理器檢測人機互動控制模塊發送的控制信息，將頻率控制碼發送給跳頻源、 將帶寬控制碼發送給帶寬濾波器，同時，將頻率控制碼、帶寬控制碼及溫度段信息發給從處理器，將從處理器回發的衰減碼發送給數控衰減器，在實時校準過程中檢測到溫度段信息、 頻率控制碼、帶寬控制碼中任一個或幾個發生了變化，就會觸發控制從處理器調用新的衰減碼。從處理器檢測並響應主處理器的檢測命令，同時接收人機互動控制模塊命令回發溫度段信息，並將其存儲。數控衰減器調整混頻模塊輸出信號通道的增益。主處理器給它輸入6bit控制碼 (每bit產生0. 5dB衰減，即步進0. 5dB)，共能產生31. 5dB的衰減。亦可以用AT107或者功能類似的數控衰減器。帶寬濾波器調整數控衰減器輸出的中頻信號的帶寬。主處理器控制數控衰減器之後的中頻信號切換到相應中頻帶寬的通道，經過帶寬濾波器輸出相應帶寬的中頻信號， 之後送頻譜分析儀檢測，輸入帶寬濾波器前後的中頻信號帶寬不同。帶寬濾波器在本設計中可以是一個或者多個。混頻模塊包括跳頻源、混頻器，射頻信號源輸出端與混頻器第二輸入端連接，主處理器第一輸出端通過跳頻源與混頻器第一輸入端連接，混頻器輸出端與數控衰減器第二輸入端連接。混頻模塊進行射頻信號的一次下變頻，使射頻信號降到中頻，一組頻率控制碼與一個本振信號對應，即讓射頻信號與本振信號一一對應(例如，人機互動模塊控制射頻信號源到1000MHz，同時給跳頻源發送代表950MHz的控制碼 ，使其輸出950MHz的本振信號，然後1000MHz與950MHz在混頻器進行混頻)產生固定中頻。混頻器輸入是射頻信號和本振信號，輸出中頻信號。頻譜分析儀帶有GPIB接口，幅度測試的誤差要小於ldB，也可通過相同功能的帶有GPIB就可以被控制進而調用其幅度測試值功率計來測試(精度更高，誤差小)。射頻信號源帶有GPIB接口的射頻信號源，接收人機互動控制模塊控制，並產生L 波段頻率信號值，模擬實際雷達接收到的信號。[0029]具體過程整個校準過程中在通過數控衰減器之前信號幅度保持不變，只是通過主處理器控制跳頻源產生本振信號，再通過混頻器將射頻信號源產生的信號與本振信號通過信號混頻變換為模擬中頻信號，然後通過數控衰減器對信號的幅度進行增益調節，再通過帶寬濾波器進行信號帶寬調節，頻譜分析儀檢測帶寬濾波器的模擬中頻輸出信號幅值， 並將輸出信號幅值反饋到人機互動控制模塊中，以便於人機互動控制模塊通過與模擬中頻信號幅度值設置值進行比較，計算衰減碼，人機互動控制模塊通過與主從處理器通訊將衰減碼發送給數控衰減器，通過其對輸入數控衰減器的頻率信號幅值進行增益校準，形成閉環控制。步驟一，初始化模塊，人機互動控制模塊通過主處理器切換到某路帶寬濾波器 (帶寬濾波器可以有一個或者多個，每個帶寬濾波器的帶寬控制碼通過主處理器設定為不同的帶寬控制碼)發送固定的帶寬控制碼，同時給主處理器發送頻率控制碼，觸發主處理器讀取從處理器中當點溫度段信息(觸發過程人機互動控制模塊先通過先發第二點的頻率控制碼，再發送第一點的頻率控制碼，主處理器判斷頻率控制碼發生變化則會給從處理器發送包含當前溫度、帶寬、頻率等信息的控制命令，從處理器接收主處理器發送的控制信息，從處理器回發給主處理器的是衰減碼，同時人機互動控制模塊將此時狀態記錄並顯示；步驟二，人機互動控制模塊給主處理器發送第一個點的頻率控制碼，同時控制射頻信號源輸出初始頻率信號。步驟三，人機互動控制模塊給從處理器發送第一次衰減碼(為數控衰減器最大衰減量的一半)，並觸發主處理器調用從處理器第一次的衰減碼(觸發過程人機互動控制模塊先發第二個頻率控制碼，再發第一個頻率控制碼，通過判斷頻率控制碼不相同，即可觸發主處理器發送控制命令，調用從處理器的衰減碼，以此類推，最後一點是先發倒數第二點頻率控制碼再發最後一點頻率控制碼來實現觸發)，主處理器接收到從處理器發送的衰減碼後，通過與控制數控衰減器通訊，實現對模擬中頻輸出幅度增益的調整，這個過程中若是溫度發生變化，也可以觸發主處理器調用從處理器的衰減碼(觸發過程與頻率控制碼發生變化的觸發過程類似)。調整後中頻信號經過帶寬濾波器進行帶寬調節，調節的輸出信號發送給頻譜分析儀。步驟四，人機互動控制模塊讀取頻譜分析儀顯示的幅度值，並將頻譜分析儀輸出模擬中頻信號幅度值與模擬中頻信號幅度值設置值進行比較判斷，若滿足輸出要求，將中頻輸出幅度值存儲，並開始測試下一個頻點，若不滿足，根據判斷結果，進行衰減碼加減操作，重新觸發檢測新的衰減碼值是否符合要求，直到中頻輸出幅度值滿足輸出要求，進行下個頻點的增益調節，其中對於衰減碼值到達臨界值後仍不滿足輸出設置要求，則提示是否繼續校準。步驟五，校準完畢，L波段信號在不同帶寬、溫度段及頻率點都會對應相應的衰減碼，人機互動控制模塊將存儲的衰減碼值進行線性插值算法，可以將未校準的溫度段計算出相應的衰減碼值，下發給從處理器進行存儲。在整個校準過程中，可以通過頻譜分析儀將整個系統輸出信號採集，在人機互動控制模塊中顯示，完成模擬中頻輸出信號的測試工作。本說明書中公開的所有特徵，除了互相排斥的特徵以外，均可以以任何方式組合。
6[0037] 本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。
權利要求1.一種L波段通用數據處理模塊，包括射頻信號源、頻譜分析儀，其特徵在於還包括人機互動控制模塊、增益調節模塊、混頻模塊，所述頻譜分析儀輸出端通過所述人機互動控制模塊與所述射頻信號源輸入端連接，所述人機互動控制模塊與所述增益調節模塊通訊連接，所述增益調節模塊與所述混頻模塊連接，所述射頻信號源輸出端通過所述混頻模塊與所述增益調節模塊輸入端連接，所述增益調節模塊輸出端與所述頻譜分析儀輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的一種L波段通用數據處理模塊，其特徵在於包括溫度傳感器， 所述溫度傳感器輸出端與所述增益調節模塊連接。
3.根據權利要求1或者2所述的一種L波段通用數據處理模塊，其特徵在於所述增益調節模塊包括主處理器、從處理器、數控衰減器、帶寬濾波器，所述主處理器分別與所述人機互動控制模塊、所述從處理器通訊連接，所述從處理器與人機互動控制模塊通訊連接，所述主處理輸入端與所述溫度傳感器輸出端連接，所述主處理器第一輸出端、所述主處理器第二輸出端、所述主處理器第三輸出端分別與所述混頻模塊一個輸入端、所述數控衰減器第一輸入端、所述帶寬濾波器第一輸入端連接，所述射頻信號源輸出端與所述混頻模塊另一個輸入端連接，所述混頻模塊輸出端與所述數控衰減器第二輸入端連接，所述數控衰減器輸出端與所述帶寬濾波器第二輸入端連接，所述帶寬濾波器輸出端與所述頻譜分析儀輸入端連接。
4.根據權利要求1或者2所述的一種L波段通用數據處理模塊，其特徵在於所述混頻模塊包括跳頻源、混頻器，所述射頻信號源輸出端與混頻器第二輸入端連接，所述主處理器第一輸出端通過跳頻源與混頻器第一輸入端連接，混頻器輸出端與數控衰減器第二輸入端連接。
5.根據權利要求1所述的一種L波段通用數據處理模塊，其特徵在於所述人機互動控制模塊包括工控機。
6.根據權利要求3所述的一種L波段通用數據處理模塊，其特徵在於所述帶寬濾波器輸出端作為系統輸出端，所述射頻信號源輸出端作為系統輸入端。
7.根據權利要求3所述的一種L波段通用數據處理模塊，其特徵在於所述帶寬濾波器包括一個或多個。
8.根據權利要求3所述的一種L波段通用數據處理模塊，其特徵在於所述主處理器包括FPGA或者DSP，所述從處理器包括ARM處理器。
專利摘要本實用新型為一種L波段通用數據處理模塊，特別涉及一種用於模擬中頻輸出信號幅值檢測及輸出信號增益校準的L波段通用數據處理模塊。本實用新型解決現有技術中L波段小信號增益調節及測試效率過低的問題，提出一種L波段通用數據處理模塊，通過採集本設計模塊輸出信號幅值，實時計算輸出信號幅值的增益調節值，對模擬中頻幅值輸出信號精度進行智能化調節。本設計包括射頻信號源、頻譜分析儀、混頻模塊、人機互動控制模塊、增益調節模塊、溫度傳感器，通過各個模塊正確連接，完成本設計。本實用新型主要應用於二次雷達接收機輸出信號測試與增益校準電路中。
文檔編號G01S7/40GK202057788SQ20112005012
公開日2011年11月30日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者蔡洪偉 申請人:四川九洲電器集團有限責任公司