本实用新型涉及塔康测试领域，具体涉及一种塔康导航系统测试系统。
背景技术：
“塔康”由舰载台和机载设备组成：机载设备包括无线电收发信机、天线、控制和显示装置等。飞行员能从机载系统的距离测量设备（dme）上连续获得飞机相对地面台的距离和方位。塔康是一个极坐标无线电空中导航系统，工作频率为962－1213兆赫的特高频（uhf）。每间隔1兆赫划分为一个频道，共有126个分立频道，舰载设备与机载设备采用不同的发射频率。飞机通过向舰艇信标发出询问信号，得到回复后通过计算得出机－舰间的距离；以及通过探测舰艇信标发出的无线电波形，得出飞机相对于舰艇的准确位置。为了确保塔康的正常工作，对其进行测试就显得极为重要，目前的测试方式大部分采用各设备独立检测，以及结合人工经验进行检测，缺乏统一的检测标准和系统。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种塔康导航系统测试系统，能够对塔康导航系统进行各方面的性能测试，以确保其正常工作。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种塔康导航系统测试系统，该测试系统包括：
负责内部各单元的控制和数据交换的控制单元；
由射频信号接收通道、射频信号发射通道以及基带信号处理板组成的射频信号模拟单元，用于完成航管应答信号模拟、塔康信号模拟、频率测试、灵敏度测试、接收功率测试；
由双通道示波调理模块和信号处理模块组成的视频矢量分析单元，用于对接收到的视频信号进行解析，得到输入信号的时域信息，同时对需要进行矢量分析的信号进行处理；
由应答机模拟测试卡、塔康模拟测试卡和指示器模拟测试卡组成低频信号适配单元，用于信号的调理、匹配和转接；
以及由总线通讯板卡和总线背板卡组成的通信模块。
进一步的，所述射频信号接收通道包括与空管应答机收发机或塔康机载设备依次连接的数控数衰减器、滤波器和下变频器，所述下变频器输出三路中频信号，其中一路用于功率检测，另一路与adc模块连接用作示波器显示功能，最后一路传送至基带信号处理板。
进一步的，所述射频信号发射通道包括与基带信号处理板依次连接的频率合成器、调制解调器、100db数控衰减器和天线。
进一步的，所述频率合成器由频率源、相位累加器、波形存储器、数模转化器、以及低通滤波器组成，所述相位累加器、波形存储器、数模转化器、低通滤波器依次串联，所述频率源并联在相位累加器输入端和波形存储器输出端之间。
进一步的，所述基带信号处理板包括微处理器、fpga模块、键盘及显示单元，以及由包络调制器、开关调制器、数控衰减器组成的微波功率模块，所述微处理器通和fpga模块分别与微波功率模块连接，用于实现am调制和开关调制。
进一步的，所述微处理器通过rs485、rs422完成数据收发。
进一步的，该测试系统还包括一个电源及温控单元，所述电源及温控单元包括ac-dc模块、滤波器、dc-dc模块、温度传感器、加热装置和散热装置；
所述ac-dc模块和滤波器分别用于输入交流电源和直流电源，ac-dc模块和滤波器的输出端连接至dc-dc模块，dc-dc模块与所述控制单元连接；
所述温度传感器、加热装置和散热装置分别与所述控制单元连接，所述温度传感器分布在检测主机的不同区域。
进一步的，所述加热装置采用电阻加热电路，所述散热装置为风冷装置或液冷装置。
本实用新型的有益效果是：
（1）能完成内场对ydk-1a机载空管应答机及控制盒的主要性能测试；
（2）能完成内场对ydk-1b机载空管应答机及控制盒的主要性能测试；
（3）能完成内场对jd-3a/3p塔康收发机、控制盒和综合显示器的主要性能测试；
（4）测试项目设立应满足维护要求；
（5）检测设备操作具有操作简单，高度的人性化；
（6）集成度高、功能全面，配套仪器少；
（7）采用当前成熟技术，选取标准器件，安全可靠，使用维护方便。
附图说明
图1是本实用新型系统原理框图；
图2是射频信号模拟单元原理框图；
图3是dds基本原理框图；
图4是基带信号处理板原理框图；
图5是低频信号适配单元工作原理框图
图6是rs422转ttl通信电路；
图7是双通道示波器信号调理模块框图；
图8是中频处理电路原理框图；
图9是电源及温控单元原理框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种塔康导航系统测试系统，该测试系统包括：
负责内部各单元的控制和数据交换的控制单元；
由射频信号接收通道、射频信号发射通道以及基带信号处理板组成的射频信号模拟单元，用于完成航管应答信号模拟、塔康信号模拟、频率测试、灵敏度测试、接收功率测试；
由双通道示波调理模块和信号处理模块组成的视频矢量分析单元，用于对接收到的视频信号进行解析，得到输入信号的时域信息，同时对需要进行矢量分析的信号进行处理；
由应答机模拟测试卡、塔康模拟测试卡和指示器模拟测试卡组成低频信号适配单元，用于信号的调理、匹配和转接，其原理可参考图5所示；
以及由总线通讯板卡和总线背板卡组成的通信模块。
控制单元：控制单元是整个设备的硬件核心，根据测试要求下发测试任务，负责内部各单元的控制和数据交换，通过总线将测试任务传送至各测试单元，完成信号模拟、信号检测等功能，通过测试数据完成测试结论判定并形成测试报告。各功能单元按功能、性能指标测试要求进行综合化设计，各单元均可独立完成相应的功能。控制单元为核心控制设备，是一套以一体式工控机为控制中心的数字化多功能内场检测控制系统平台，选用tpc-084-n2800-6com无风扇系列工业平板电脑。
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射频信号模拟单元：射频信号模拟单元是测试仪的核心功能单元，主要完成航管应答信号模拟、塔康信号模拟、频率测试、灵敏度测试、接收功率测试等。
视频矢量分析单元：视频矢量分析单元对接收到的视频信号进行解析，得到输入信号的时域信息，同时对需要进行矢量分析的信号进行处理。
低频信号适配单元：低频信号适配单元用于完成ydk-1a机载空管应答机及控制盒、ydk-1b机载空管应答机及控制盒；jd-3a/3p塔康收发机、控制盒和综合显示器。
通讯模块采用总线通讯板卡，总线通讯板卡主要针对具有1553b/rinc429总线的高度表收发机使用，完成1553b/rinc429总线通讯协议的收发功能，是1553b/rinc429的总线协议转发单元。总线背板主要完成控制单元、电源及温控单元、各功能模块电源之间信号的适配和交联。
其中还包括了一个电源及温控单元，参考图9所示，电源及温控单元包括ac-dc模块、滤波器、dc-dc模块、温度传感器、加热装置和散热装置；ac-dc模块和滤波器分别用于输入交流电源和直流电源，ac-dc模块和滤波器的输出端连接至dc-dc模块，dc-dc模块与控制单元连接，温度传感器、加热装置和散热装置分别与控制单元连接，温度传感器分布在检测主机的不同区域。加热装置采用电阻加热电路，散热装置为风冷装置或液冷装置。
实现电源转换和温度监测，适应的输入电源包括：三相交流220v/50hz、单相双线制交流115v/400hz和直流27v两种电源。dc-dc模块输出多路可控直流电源作为二次电源供各模块工作。温控单元设计有温度传感器，可实时监控设备内部温度，并上报给控制单元，当检测到温度过低时，启动加热单元为系统加热，直到温度达到正常工作温度值才控制整个系统上电；当检测到温度过高时，控制散热单元工作，为系统散热。
电源及温控单元主要完成以下功能：
将外部输入交流电源转换为系统使用的多种直流电源；
通过温度传感器采集系统工作环境温度，在环境温度低于-10℃时控制加热装置加热检测设备，当环境温度高于+30度时启动风机散热，并根据温度值调整风机转速，以此保证系统稳定工作。
除此之外，本系统还包括必要的键盘及鼠标，键盘及鼠标主要完成信号的输入输出控制，通过他们的输入输出切换，控制单元下达相应的操作和命令。
参考图2所示，射频信号接收通道包括与空管应答机收发机或塔康机载设备依次连接的数控数衰减器、滤波器和下变频器，下变频器输出三路中频信号，其中一路用于功率检测，另一路与adc模块连接用作示波器显示功能，最后一路传送至基带信号处理板。
射频信号接收通道通过射频电缆（或天线）接收到空管应答机收发机或塔康机载设备发出的信号后，由于信号动态范围较大，通过数控数衰减器进行可控衰减，以保证接收信号检测保持在可测的、稳定的范围内。信号的频段比较宽（962mhz～1213mhz）,信号经过滤波器后进入下变频器输出中频信号并进行调理检波，然后进行下一步处理。
if信号一路通过输出用作功率检测，测试出接收信号的脉冲或连续波功率；
一路输出通过8分频，调理整形输出标准中频信号提供给基带信号处理板；
一路通过adc处理，然后进行调理输出，用作示波器显示功能。
衰减器部分，接收到机载设备发射机发射的信号，通过射频电缆（或天线）到接收通道。由于发射信号功率较大，需要通过30db/20w的固定衰减器降低输入信号，再通过30db衰减器进行衰减，以保证接收信号检测保持在稳定的可测功率范围内。
下变频部分，下变频主要完成射频信号的下变频供基带信号处理板使用，同时耦合输出1路射频信号供测试用。信号的频段962mhz～1213mhz，信号经过滤波器实现对接收信号的滤波。射频信号进入下变频器输出中频信号,其输入输出信号主要指标如下：
射频输入信号包括：
rf信号频率：962mhz～1213mhz；
rf信号功率：-10dbm～0dbm；
rf信号杂散≤-70dbc；
本振信号包括：
fl信号频率：900mhz；
fl信号功率：10dbm；
中频输出信号包括：
输出信号频率：62mhz～313mhz；
信号通道：3路（频谱分析、数字处理、功率测试）；
基带信号杂散：≤-55dbc（在-2dbm下测量）；
信号谐波：优于-53dbc；
其中，中频输出信号有3路，其中1路用于功率检测。微处理器得到功率检测结果后，通过485总线输出。
变频器主要功能是降低中频信号频率，从62mhz～313mhz中频信号变为7.75mhz～39.125mhz中频信号供fpga处理。
在另一方面，射频信号发射通道包括与基带信号处理板依次连接的频率合成器、调制解调器、100db数控衰减器和天线。
信号源通过调制（包括开关调制、包络调制）得到需要发射的载波信号，信号的频段比较宽（962mhz～1213mhz）。包络调制功能可以通过基带信号处理板直接实现，即tx信号包含相关信息。开关调制必不可少，特别是窄脉冲信号的调制输出。载波信号通过调制和100db数控衰减器后，通过天线或电缆输出到机载空管或塔康设备的接收端。
频率合成主要采用宽带数字任意波及直接数字频率合成技术，实现中频基带信号合成及数字控制信号产生，数字基带信号合成模块通过接收微处理器arm的雷达信号数据和控制命令，完成所需的雷达数字基带波形合成。变频模块主要完成中频基带信号频率搬移及频率扩展功能，将中频基带信号上变到所需的微波频段。直接数字频率合成（dds）利用高速存储器查询表，通过高速数/模转换器产生已经用数字形式存入存储器中的波形。
调制部分包括开关调制，包络调制。开关调制选用hmc347alp3，该器件有使用频率宽，插入损耗小，隔离度高，开关速度快等特点，开关滤波选用hmc321p4e单刀八掷开关和mini公司的ltcc工艺的lfcn系列低通滤波器，并预留板载lc滤波器的焊盘，以便调试使用。开关调制参数如下：
3.3v开关开，0v关，衰减量0db；
调制度>50；
脉宽0.1～3000us；
上升沿/下降沿＜0.04us。
包络调制选用qorvo公司的rfsa2013，该器件有使用频率宽，模拟电压控制，控制衰减范围宽，平坦度好等特点。包络调制参数如下：
高电平时，射频输出端口无衰减,为低电平时输出衰减>50db；
调制度>50；
高电平和低电平电压幅度差>2v。
数控衰减器选用hmc624lp4e，该器件有频率范围宽，衰减范围大等特点，单片衰减最大可达到31.5db，两片串联使用可以满足0～63db的衰减要求，四片串联使用可以满足0～120db的衰减要求，同时增加一片作为功率校准备用。
输出功率动态范围：≥90db；
输出功率控制步进：1db；
输出功率控制精度：优于±1db；
功率平坦度：
优于±1db（窄带模式，100mhz）；
优于±2db（宽带模式，1ghz）。
参考图3所示，频率合成器由频率源、相位累加器、波形存储器、数模转化器、以及低通滤波器组成，相位累加器、波形存储器、数模转化器、低通滤波器依次串联，频率源并联在相位累加器输入端和波形存储器输出端之间。
参考图4所示，基带信号处理板包括微处理器、fpga模块、键盘及显示单元，以及由包络调制器、开关调制器、数控衰减器组成的微波功率模块，微处理器通和fpga模块分别与微波功率模块连接，用于实现am调制和开关调制。
基带信号处理板主要是通过fpga实现低频信号模拟及测试功能，具体包括：
1）接收信号处理
收到中频信号后，基带信号处理板通过fpga对中频t0信号分析；
通过fpga对中频t0信号脉宽等参数进行测量分析，计算中频信号频率，然后得到接收射频信号频率；
通过fpga对中频t0信号解码，得到空管应答机的飞机代码、高度代码，spi识别；
通过fpga对中频t0信号解码，得到塔康机载设备的距离等参数；
2）发射信号处理
通过fpga产生a/c/s模式询问脉冲信号、旁瓣抑制信号，该信号对962mhz～1213mhz的载波信号进行开关调制；
通过fpga产生塔康空空、塔康空地询问脉冲信号、回答信号，该信号对962mhz～1213mhz的载波信号进行开关调制；
通过fpga产生塔康空空、塔康空地方位信号，该信号对962mhz～1213mhz的载波信号进行包络调制；
产生与射频通道的rs485通讯信号，完成频率及波道切换，衰减控制等。
fpga采用xilinx公司的xc2v1000-fg256芯片，信号处理的核心工作由fpga完成，采用vhdl硬件描述语言设计。
在信号发射部分，fpga根据相关的协议算法，可以产生各种雷达信号。
信号产生后，部分送出到ad芯片生成模拟波形，和dk、dpsk信号组合，共同形成基带、调制信号的产生。
fpga通过其12位的da转换器产生这些模式的音频调制信号，并在这些信号中加入直流成分以控制发射功率。采样点数根据合成信号的最高频率计算出的，采样点越多da所产波形的失真度越小，但fpga的速度有限，所以根据所合成波形的频率和失真要求，选取数量合适的点。
进一步的，微处理器通过rs485、rs422完成数据收发。如图6所示，为rs422转ttl通信电路。当外部有数据输入时，微处理器第一串口将产生中断，判定接收的数据是否为有效数据，如果有效则解析接收到的数据对应的命令并执行对应的操作。当有内部通信产生时，微处理器第二串口产生中断，判定该通信是否有效，如果有效则解析接收到的数据并执行对应的操作，最后通过422回发接收响应。
视频矢量分析单元，其功能是对接收到的视频信号进行解析，得到输入信号的时域信息，同时对需要进行矢量分析的信号进行处理，辅助完成任务系统的功能、性能检查。主要功能如下所示：
具有矢量信号分析和示波器功能；
示波器带宽：dc～500mhz；
量程档：50mvpp、100mvpp、200mvpp、500mvpp、1vpp、2vpp、5vpp；
示波器采样率：2.5gsa/s@14bit；
存储深度：8gbyte；
矢量分析仪频率范围：20mhz～18ghz；
矢量信号分析带宽：80mhz；
支持agilent89600bvsa矢量分析软件；
测量模式：时域、标量、矢量、数字解调和门控测量；
整个系统支持时域、频域和调制域的分析功能；
视频矢量分析单元由双通道示波调理模块和信号处理模块组成。
双通道示波器信号调理模块：对dc～500mhz带宽的信号进行增量、偏移、触发电平的调理和校准，输出dc～500mhz的信号，供后端的adc双通道adc数据采集。
信号处理模块：支持双通道2.5g采样率adc（用于示波器功能）、单通道250m采样率adc（用于频谱分析和矢量分析功能）、fpga（接收adc和触发信号、fft、宽带解调处理）、dsp（参数分析和对外接口）。
tfr1400内场综合测试仪的主控制器作为该单元的上位机，对其进行操作、监测和数据和图形界面管理，各主要功能模块原理参考图7和图8所示。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
1.一种塔康导航系统测试系统，其特征在于，该测试系统包括：
负责内部各单元的控制和数据交换的控制单元；
由射频信号接收通道、射频信号发射通道以及基带信号处理板组成的射频信号模拟单元，用于完成航管应答信号模拟、塔康信号模拟、频率测试、灵敏度测试、接收功率测试；
由双通道示波调理模块和信号处理模块组成的视频矢量分析单元，用于对接收到的视频信号进行解析，得到输入信号的时域信息，同时对需要进行矢量分析的信号进行处理；
由应答机模拟测试卡、塔康模拟测试卡和指示器模拟测试卡组成低频信号适配单元，用于信号的调理、匹配和转接；
以及由总线通讯板卡和总线背板卡组成的通信模块。
2.根据权利要求1所述的塔康导航系统测试系统，其特征在于，所述射频信号接收通道包括与空管应答机收发机或塔康机载设备依次连接的数控数衰减器、滤波器和下变频器，所述下变频器输出三路中频信号，其中一路用于功率检测，另一路与adc模块连接用作示波器显示功能，最后一路传送至基带信号处理板。
3.根据权利要求2所述的塔康导航系统测试系统，其特征在于，所述射频信号发射通道包括与基带信号处理板依次连接的频率合成器、调制解调器、100db数控衰减器和天线。
4.根据权利要求3所述的塔康导航系统测试系统，其特征在于，所述频率合成器由频率源、相位累加器、波形存储器、数模转化器、以及低通滤波器组成，所述相位累加器、波形存储器、数模转化器、低通滤波器依次串联，所述频率源并联在相位累加器输入端和波形存储器输出端之间。
5.根据权利要求4所述的塔康导航系统测试系统，其特征在于，所述基带信号处理板包括微处理器、fpga模块、键盘及显示单元，以及由包络调制器、开关调制器、数控衰减器组成的微波功率模块，所述微处理器通和fpga模块分别与微波功率模块连接，用于实现am调制和开关调制。
6.根据权利要求5所述的塔康导航系统测试系统，其特征在于，所述微处理器通过rs485、rs422完成数据收发。
7.根据权利要求6所述的塔康导航系统测试系统，其特征在于，该测试系统还包括一个电源及温控单元，所述电源及温控单元包括ac-dc模块、滤波器、dc-dc模块、温度传感器、加热装置和散热装置；
所述ac-dc模块和滤波器分别用于输入交流电源和直流电源，ac-dc模块和滤波器的输出端连接至dc-dc模块，dc-dc模块与所述控制单元连接；
所述温度传感器、加热装置和散热装置分别与所述控制单元连接，所述温度传感器分布在检测主机的不同区域。
8.根据权利要求7所述的塔康导航系统测试系统，其特征在于，所述加热装置采用电阻加热电路，所述散热装置为风冷装置或液冷装置。
技术总结