【摘 要】
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在无线电高度表的研制生产和服役过程中,需要使用专门的信号模拟设备产生测试激励,对高度表的功能和性能进行测试。相较于外场试验或实机挂飞测试,这种方法不仅能提高新型号高度表的研制效率,还能快速分析在役高度表的故障情况。随着高度表测高精度的提高和抗杂波干扰能力的增强,基于物理延迟线的传统回波模拟方法已经不能适应新型高度表的测试需求,需要引入射频处理技术来完成越来越复杂、对信号模拟的精细程度要求越来越高的
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在无线电高度表的研制生产和服役过程中,需要使用专门的信号模拟设备产生测试激励,对高度表的功能和性能进行测试。相较于外场试验或实机挂飞测试,这种方法不仅能提高新型号高度表的研制效率,还能快速分析在役高度表的故障情况。随着高度表测高精度的提高和抗杂波干扰能力的增强,基于物理延迟线的传统回波模拟方法已经不能适应新型高度表的测试需求,需要引入射频处理技术来完成越来越复杂、对信号模拟的精细程度要求越来越高的高度表测试工作。本文研究并搭建了一套基于直接变频架构和数字域处理技术的高度表回波信号模拟平台,该平台使用高性能So C FPGA作为主控芯片,使用ADRV9009宽带射频收发芯片完成上下变频和AD/DA转换,通过FPGA回波模拟逻辑设计,可以产生地表反射环境、线性高度变化场景中的精细高度回波信号,实现了调频连续波体制高度表的射频回波模拟功能。文章通过数学推导,建立了高度表射频回波信号的模型;结合高度表国家规范,拟订了测试需求和技术指标,提出了从射频到基带的系统总体设计,并选择合适的硬件对设计方案进行了实现;文章研究了JESD204B高速串行接口协议,基于商用IP完成了接口设计;使用DDS正交信号发生器和多普勒调制结构进行回波速度信息的模拟,实现了0～100m/s范围、1m/s分辨率的速度模拟;基于地址循环控制策略和双口RAM存储结构实现了最大3000米范围的高度模拟;研究了基于分数时延滤波器的精细高度模拟方法,采用优化结构的加权最小二乘法FIR滤波器实现了0.3米的高度模拟分辨率;采用波形存储和地址扫描策略实现了统计学模型地杂波的模拟。经过测试验证,本文设计的回波信号模拟系统可实现4.2～4.4GHz频段高度表的回波信号模拟功能,连续波模拟能力部分接近国外ALT-8000高度表测试仪,在一定程度上缓解了无线电测高技术快速发展而其测试激励技术相对滞后的矛盾。
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