塔康信标模拟器空‑空应答延时测量精度标校装置及方法

摘要

本发明提供了一种塔康信标模拟器空‑空应答延时测量精度标校装置及方法，计算机控制塔康信标模拟器输出测距询问脉冲，同时塔康信标模拟器输出测距询问触发信号，触发矢量信号发生器输出测距应答脉冲；测距应答脉冲经功率放大后作为塔康信标模拟器的测距应答信号，示波器测量出测距询问信号与测距应答信号之间的时间差，与塔康信标模拟器测量得到的空‑空应答延时测量值进行比较，并将塔康信标模拟器与环行器之间电缆长度进行时间补偿，得到模拟器塔康空‑空应答延时测量精度。本发明的具有溯源性好、测量精度高、操作性强的特点，可大大提高机载设备空‑空测距精度。

说明书

技术领域

本发明涉及塔康信标模拟器(TACAN Beason Simulator)，用于塔康信标模拟器空-空机载设备延时精度的标校。

背景技术

塔康信标模拟器是检查、测试、校准塔康机载设备技术指标的专用设备，具有地-空和空-空两种工作模式，地-空模式可以模拟飞机相对于地面信标的位置问题，空-空模式则模拟飞机在空中之间的相对位置，工作频段为1025～1150MHz，与地-空测距原理相同，均采用询问应答式脉冲测距，僚机作为询问器发出测距询问信号，长机作为应答器，接收到测距询问信号后，首先进行译码，经过固定延时(X模式为62μs，Y模式为74μs)，发出应答脉冲，作为询问器的僚机对长机发出的应答脉冲进行解调、译码，通过测量询问脉冲和应答信号之间的时间差，同时减去应答器的固定时延，便可计算出长机与僚机间的距离，计算公式如下：

T：僚机发出询问信号与收到长机应答信号的时间间隔；

T₀：长机(应答器)的固定延时；

C：无线电传播速度，等于3×10⁸m/s。

目前，在科研生产中使用较多的是中国电子科技集团公司第二十研究所和宝鸡765厂研制的塔康模拟器，以及美国aico republic electrnics公司的DTS-200型，这些模拟器在空-空工作方式，均没有完善的机载设备延时测量的测试方法，给机载设备空-空距离的校准带来一定偏差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种标定塔康信号模拟器空-空应答延时测量精度的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种塔康信号模拟器空-空应答延时测量精度标校装置，计算机控制塔康信标模拟器输出空-空模式下的测距询问脉冲，经环形器接入示波器，用于询问信号测量，同时塔康信标模拟器输出测距询问触发信号，一路作为示波器测量的时间基准，另一路触发矢量信号发生器输出测距应答脉冲；测距应答脉冲经功率放大后，通过定向耦合器，耦合出一路经环形器，作为塔康信标模拟器的测距应答信号，耦合出另一路接入示波器，用于应答信号测量；示波器测量出测距询问信号与测距应答信号之间的时间差，与塔康信标模拟器测量得到的空-空应答延时测量值进行比较，并将塔康信标模拟器与环行器之间电缆长度进行时间补偿，得到模拟器塔康空-空应答延时测量精度。

本发明还提供一种塔康信号模拟器空-空应答延时测量精度标校方法，包括以下步骤：

步骤1、测量塔康信号模拟器射频接口到环行器之间的电缆长度L，得到电缆等效时间延迟其中C＝300m/μs，为无线电传播速度；

步骤2、塔康信号模拟器的塔康功能空-空模式波道在1X～126X和1Y～126Y范围内设置，输出功率电平为-10dBm；

步骤3、矢量信号发生器输出功率设置为18dBm，输出频率设置为与塔康信号模拟器对应的应答信号频率；

步骤4、对塔康信号模拟器发出的测距询问信号和矢量信号发生器输出的测距应答信号进行Hilbert变换，得到测距询问信号和测距应答信号的包络；

步骤5、调整矢量信号发生器的触发延时，得到测距询问信号与测距应答信号的时间差，对于X波道为62μs-T₀，对于Y波道为74μs-T₀，其中，测距询问信号和测距应答信号的时间测量点均为第一个脉冲包络的半幅度点；

步骤6、测量塔康信号模拟器机载设备延时测量值T，则塔康信号模拟器机载设备延时测量精度对于X波道为ΔT＝T-62μS+T₀，对于Y波道为ΔT＝T-74μS+T₀。

本发明的有益效果是：具有溯源性好、测量精度高、操作性强的特点，解决了塔康信号模拟器空-空应答延时测量精度的标校问题，应用于模拟器机载设备空-空应答延时精度的标校，可大大提高机载设备空-空测距精度。

附图说明

图1是模拟器塔康空-空应答延时测量精度标校装置框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

GJB914-90《塔康系统信号要求和测试方法》规定空-空距离应答延迟时间为：X模式为62±0.1μs，Y模式为74±0.1μs，也就是说机载设备发射询问脉冲对后，在X模式脉冲对定时点后62μs，Y模式脉冲对定时点后74μs，天线接收到应答脉冲时，距离指示为0km。

对塔康信号模拟器空-空应答延时测量精度标定方法不完善的现状，基于塔康空-空测距原理，本发明提出了采用通用仪器标定塔康信号模拟器空-空应答延时测量精度的方法，内容如下：

1.塔康信号模拟器空-空应答延时测量精度标校装置如图1所示。

塔康信标模拟器设置为塔康空-空模式，输出空-空测距询问脉冲，经环形器接入示波器，用于询问信号测量，同时模拟器输出的测距询问触发信号，一路作为示波器测量的时间基准，另一路触发矢量信号发生器输出测距应答脉冲；矢量信号发生器输出测距应答脉冲经功率放大，通过定向耦合器一路经环形器，作为模拟器的测距应答信号，另一路接入示波器，用于应答信号测量。通过示波器测量出询问信号与应答信号之间的时间差，该时间差与模拟器测量得到的空-空应答延时测量值进行比较，并将模拟器射频接口与环行器之间电缆长度进行时间补偿，就可得到模拟器塔康空-空应答延时测量精度。这里，计算机通过路由器实现对塔康信号波形模拟和控制，示波器测量的时间数据可通过路由器存储在计算机中，便与后续分析、计算。

2.测量模拟器射频接口到环行器之间电缆(L3)长度L，则该电缆的等效时间延迟为其中C＝300m/μs，为无线电传播速度。

3.模拟器塔康功能空-空模式波道可在1X～126X和1Y～126Y范围内设置，输出功率电平为-10dBm。

4.矢量信号源输出功率设置为18dBm，输出频率设置为与模拟器对应的应答信号频率。

5.对示波器通道1(CH1)所连接模拟器发出的询问信号与通道2(CH2)连接矢量信号源输出的应答信号，利用数字示波器的math功能进行Hilbert变换，得到模拟器输出询问信号和矢量信号源输出应答信号的包络。

6.调整矢量信号源的触发延时，测量示波器通道1的询问信号与通道2矢量信号源输出的应答信号的时间差，对于X波道为62μs-T₀，对于Y波道为74μs-T₀，其中，询问信号和应答信号的时间测量点均为第一个脉冲包络的半幅度点。

7.观察此时模拟器机载设备延时测量值为T，则模拟器机载设备延时测量精度对于X波道为ΔT＝T-62μS+T₀，对于Y波道为ΔT＝T-74μS+T₀。

基于塔康空-空测距原理，考虑到工程实现，本发明的实施例提出了采用通用测试仪器标定塔康信号模拟器空-空应答延时测量精度的方法。

步骤一：构建塔康信号模拟器空-空应答延时精度测试环境

测试环境如图1所示，其中可根据塔康信号模拟器接收电路的动态范围选择适当的L波段功率放大器。

模拟器射频接口经环行器接入示波器的通道1(CH1)，也就是将模拟器输出测距询问信号接入示波器。

模拟器询问触发信号与输出的测距询问信号时间上同步，将其分成两路，一路用于触发矢量信号源产生应答脉冲信号，矢量信号源输出的应答脉冲信号接入示波器的通道2(CH2)，用与应答信号的测量另一路接入示波器通道3(CH3)，作为示波器测量的同步基准信号。

这里，为减小标定误差，电缆(L1)和电缆(L2)的长度要一致。

步骤二：测量模拟器射频接口到环行器之间电缆长度，计算其等效时延

模拟器射频接口到环行器之间电缆(L3)长度为L单位为m，则该电缆的等效时间延迟为其中C＝300m/μs，为无线电传播速度。

步骤三：模拟器设置

模拟器空-空模式波道可在1X～126X和1Y～126Y范围内设置，输出功率电平为-10dBm。

步骤四：矢量信号源设置

矢量信号源输出功率设置为18dBm，输出频率设置为与模拟器对应的应答信号频率。

步骤五：对示波器通道1(CH1)所连接模拟器发出的询问信号与通道2(CH2)连接矢量信号源输出的应答信号，利用数字示波器的math功能进行Hilbert变换，得到模拟器输出询问信号和矢量信号源输出应答信号的包络。

注：Hilbert变换是一种将时域实信号变为时域解析信号的方法，Hilbert变换所得的解析信号的实部是实信号本身，虚部是实信号的Hilbert变换，而解析信号的幅值便是实信号的包络。

步骤六：调整矢量信号源的触发延时，使示波器通道1的询问信号包络与通道2矢量信号源输出的应答信号包络的时间差对于X波道为62μs-T₀，对于Y波道为74μs-T₀，其中，询问信号和应答信号的时间测量点均为第一个脉冲包络的半幅度点。

步骤七：塔康信号模拟器空-空应答延时精度测试

观察此时模拟器机载设备延时测量值为T，则模拟器机载设备延时测量精度对于X波道为ΔT＝T-62μS+T₀，对于Y波道为ΔT＝T-74μS+T₀。

注：更改模拟器波道和矢量信号源输出频率可测量出不同波道下塔康信号模拟器空-空应答延时精度。