便携式导航ILS/VOR信号测量分析仪的设计与实现

摘要

仪表着陆系统(ILS)和甚高频全向信标(VOR)是国际民用航空组织规定的标准的精密进近着陆系统和航空近程导航系统,在全世界范围内有着广泛的应用。ILS/VOR信号测量分析仪(简称测试仪)是专门用于地面检测ILS系统和VOR系统的输出信号、辐射场型正确与否的专用关键设备。测试仪的使用贯穿于两种设备从工厂生产调试、产品出厂检验到机场日常使用维护等整个过程中。国内自主研发的测试仪不多,且多为单一功能的ILS信号测试仪,还没有ILS/VOR组合式测试仪,且产品水平为上世纪90年代水平,产品的集成度、数字化、软件化程度低,运算速度慢,测量精度较低,同时体积重量大,不便于使用。为提升测试仪的数字化水平,提升便携性和检测精度,进而提升ILS/VOR系统的保障服务能力。本论文主要研究一款便携式导航ILS/VOR信号测量分析仪,该测试仪同时具有ILS(含MB)、VOR信号的测试能力。
　　测试仪主要由测试仪主机、航向/下滑接收天线、电源适配器三大部分组成。测试仪主机由接收机单元、数据处理与控制单元和电源单元及备用电池组成。天线采用半波对称振子天线,用于接收外场ILS/VOR射频信号。接收机单元采用超外差式接收机,将接收到的ILS/VOR射频信号处理成视频基带信号。数据处理与控制单元分为数据处理模块和控制与显示模块,数据处理模块采用DSP+FPGA构架,采用DFT算法实现参数运算。对接收机输出的视频基带信号进行采样、A/D转换、运算处理得到所需参数,并将数据通过串行口发送到控制与显示模块。控制与显示模块采用3.5寸TFT液晶显示屏,CPU选择NXP公司嵌有ARM7内核的高性价比芯片,接收数据处理模块发送的数据进行显示,同时分担DSP的控制任务。电源单元主要是将适配器输出的+15V电压转换为±12V、+5V电压供接收机、数据处理与控制单元使用,具有电池防反接保护功能、电池及电源管理模块,实现外部充电器供电与内部电池供电的不间断切换。
　　目前该测试仪已完成样机试制,经常温测试、环境试验等测试,测量精度高、体积小重量轻,各项功能、性能指标均达到了系统设计要求,满足用户使用要求。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2本论文的主要研究内容

第二章 ILS、VOR系统原理及信号特点

2.1 ILS系统原理及信号特点

2.2 VOR系统原理及信号特点

第三章 测试仪系统设计

3.1系统设计

3.2结构设计

3.3主要技术指标要求

第四章 接收机单元硬件设计

4.1常用接收电路

4.2 硬件实现

4.3接口关系

第五章 数据处理与控制单元设计

5.1主要功能

5.2硬件实现

5.3软件设计

第六章 电源单元与接收天线设计

6.1电源单元

6.2接收天线

第七章 测试仪主要实物及性能测试

7.1各单元实物图

7.2性能测试

7.3 测试结论

参考文献

致谢