一种机载气象雷达射频收发特性综合测试仪的制作方法

本技术属于电子系统，特别是一种射频收发特性综合测试仪，可用于机载气象雷达射频指标测试。

背景技术：

1、机载气象雷达射频收发特性综合测试仪用于气象雷达射频指标测试，在测试雷达功率及频率时，能够自动获取、跟踪雷达的发射频率；在测试雷达接收机灵敏度时，可为雷达提供可调节延时的脉内调制模拟目标信号，该测试仪在雷达的设计、生产以及维修时准确、快速、直观的提供射频测试数据，方便雷达工程师及时掌握射频指标，快速识别雷达设计、调试以及维修过程中出现的问题。

2、目前，对机载气象雷达射频指标的测试主要有国内某公司研发的一款便携式雷达地面测试仪器和国外进口的rd301a气象雷达测试仪，其中：

3、便携式雷达目标模拟器，其主要功能是通过串口rs232设定的射频频率，产生射频目标模拟信号，发送至外部待测雷达，完成雷达接收射频指标测试。该模拟器只能够完成特定雷达射频信号的单一目标模拟，无法完成多目标信号模拟、产生具有线性调频信号目标模拟以及雷达发射射频特性的测量，其只适用于磁控管体制的气象雷达产品，无法适用于具有脉内调制功能固态体制的气象雷达。

4、rd301a气象雷达测试仪，是美国aeroflex公司研制生产的一种专用于气象雷达的测试仪，如图1所示，其由模拟目标产生器、射频信号源、中频信号源、视频门限电路、频率显示控制开关、数码管频率显示器、频率检测电路、衰减器输入输出控制电路、射频开关控制、功率指示电路及功率检测电路组成，该仪器可产生单一目标及多目标模拟信号来完成雷达接收射频特性测量，通过射频输入口完成接收雷达射频信号完成雷达发射射频特性测量，但其存在以下不足：

5、一是只适用于磁控管体制的气象雷达产品，无法适用于具有脉内调制功能固态体制的气象雷达；

6、二是测试时操作繁杂，测试结果为表盘及数码管显示，数据读取不直观；

7、三是测试结果无法自动保存，需人工记录测试数据；

8、四是组成中的射频信号源、中频信号源及射频开关控制为独立器件，导致可靠性降低，而且该测试仪采购价格昂贵。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种机载气象雷达射频收发特性综合测试仪，以适用于具有脉内调制功能固态体制的气象雷达，且简化测试操作，直观显示测试结果，避免需人工记录测试数据，提高可靠性。

2、为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

3、一种机载气象雷达射频收发特性综合测试仪，其特征在于：包括核心处理板1、中频采集板2、x波段集成收发模块3、显示控制单元4、功率探头5、数控衰减器6和功分器7；

4、所述核心处理板1，设有4个连接端口，其第一连接端口j1与x波段集成收发模块3的输入输出端口双向连接，用于完成信号电平转换、数据接收和发送、数据组帧和解码以及产生同步时序tr；其第二连接端口j2与显示控制单元4的输入输出端口双向连接，用于完成数据通信和编码转换；其第三连接端口j3与数控衰减器6的输入输出端口双向连接，用于完成数据通信和衰减量值编码；其第四连接端口j4与中频采集板2的输入输出端口双向连接,用于完成中频数字信号的传输；

5、所述中频采集板2，用于完成中频模拟信号转换为中频数字信号；

6、所述x波段集成收发模块3，其输出端口a与中频采集板2的输入端口单向连接，用于将产生的中频模拟信号传输至中频采集板2；其输出端口b与数控衰减器6的输入端口单向连接，用于将产生的射频信号传输至数控衰减器6；

7、所述显示控制单元4，用于完成串口通讯、控制指令设置和测试数据显示；

8、所述功率探头5，其输出端口与显示控制单元4的输入端口单向连接，用于完成待测设备功率测量，并将测得的功率传输至显示控制单元4显示；

9、所述数控衰减器6，用于将接收到的射频信号进行幅度衰减并传输至外部待测雷达；

10、所述功分器7，用于接收外部输入射频信号并将射频信号从2个输出端口输出，其第一输出端口a与x波段集成收发模块3的输入端口单向连接，将射频信号传输至x波段集成收发模块3；其第二输出端口b与功率探头5的输入端口单向连接，将射频信号传输至功率探头5。

11、进一步，核心处理板1包括：fpga电路11、rs422接口电路12和信息处理单元13；

12、该fpga电路11用于完成对fpga的配置和逻辑电路的转换；

13、该rs422接口电路12用于完成rs422串口电平格式的转换，并通过印制板传输线分别与四个连接端口j1、j2、j3和j4连接；

14、该信息处理单元13用于完成rs422串口信号解析和组帧，并对接收到的中频信号进行fft信号处理。

15、进一步，中频采集板2使用ad9226数模转换芯片完成中频模拟信号与中频数字信号之间的转换。

16、进一步，x波段集成收发模块3包括接收单元31、频率综合单元32和发射单元33；

17、该接收单元31将接收到频率为9300mhz～9400mhz的射频信号转换为30mhz的中频信号，输出至中频采集板2；

18、该频率综合单元32通过数字频率合成器生成脉内调制信号；

19、该发射单元33的输入端与频率综合单元32的输出端单向连接，将脉内调制信号进行上变频产生9300mhz～9400mhz的射频信号，输出至数控衰减器6。

20、进一步，显示控制单元4包括：回波参数设置模块41、发射特性测量模块42和数据记录模块43；

21、该回波参数设置模块41用于设置模拟回波所需的参数；

22、该发射特性测量模块42用于显示测量雷达的射频特性参数；

23、该数据记录模块43用于自动记录测量过程中的所有测试数据。

24、进一步，功率探头5采用nrp-z系列，完成幅度范围为-60～+20dbm、频率范围dc～18ghz的射频信号的功率测量。

25、进一步，数控衰减器6对来自x波段集成收发模块3的射频信号进行0～120dbm的衰减，输出至外部待测雷达。

26、进一步，信息处理单元13包括可编程逻辑模块131和系统处理模块132，两者之间双向连接；

27、该可编程逻辑模块131，用于将接收到中频采集卡2的中频信号完成fft运算和脉冲时间检测，将处理结果传输至系统处理模块132；

28、该系统处理模块132，对来自可编程逻辑模块131的运算结果完成频率解算和频率锁定的频谱分析，并将分析结果进行组帧后发送至显示控制单元4。

29、进一步，可编程逻辑模块131包括时序子模块131a、信号处理子模块131b、脉冲时间检测子模块131c和cpu接口子模块131d；

30、该时序子模块131a，分别与信号处理子模块131b和cpu接口子模块131d单向连接，用于产生所需的内部工作时序；

31、该信号处理子模块131b,用于存储中频采集板2传输来的数字信号，对其进行fft运算；

32、该脉冲时间检测子模块131c，用于检测一个脉组周期内不同的脉冲持续时间；

33、该cpu接口子模块131d，分别与信号处理子模块131b和脉冲时间检测子模块131c单向连接，用于将信号处理子模块131b和脉冲时间检测子模块131c的处理结果传输至系统处理模块132。

34、进一步，系统处理模块132包括：频率解算子模块132a、频率锁定/扫描处理子模块132b、串口通讯子模块132c以及串口指令处理子模块132d；

35、该频率解算子模块132a，用于完成对可编程逻辑模块131传输来的fft运算结果进行频谱分析，计算信号频谱的中心频率，最大幅值的这些信号频谱参数；

36、该频率锁定/扫描处理子模块132b，用于完成对脉冲信号的频率测量并锁定当前频率值；

37、该串口指令处理子模块132d，用于完成对串口信息的解析、判断、处理及重新组帧；

38、该串口通讯子模块132c，其与串口指令处理子模块132d双向连接，用于将接收的外部rs422串口数据发送至串口指令处理子模块132d，并将来自串口指令处理子模块132d重新组帧后的rs422串口数据发送出去。

39、本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

40、1.本实用新型由于设置了核心处理板结构及其连接关系，提高了数据处理时运算速度及精度，提高仪器测量的准确度；

41、2.本实用新型由于将发射单元、接收单元和频率综合单元集成于一体的x波段集成收发模块，增强了测试仪的可靠性；

42、3.本实用新型由于设置了显示控制单元，避免了需人工记录测试数据的不便，操作简单，测试数据显示直观，并可实时存储测试数据，具有友好的人机交互界面。