Дмитрієв М І, Бабковскій А П, Селезньов Н Е ФГУП ФНПЦ НДІ вимірювальних систем ім Ю Є Седакова ГСП-486, Н Новгород, 603950, Росія тел: 8312-666202, доб295, e-mail: babkovsky@niiisnnovru

Анотація – Розглядається контрольно перевірочна апаратура для регулювання і різних випробувань маловисотних радіоальтіметров, що дозволяє імітувати відбитий сигнал, із змінною затримкою і заданим ослабленням

■ Введення

При розробці і виробництві маловисотних радіоальтіметров зі складними видами модуляції і когерентної обробкою сигналів при прийомі виникає необхідність контролювати їх основні характеристики

Стандартна вимірювальна апаратура не дозволяє в повному обсязі контролювати всі параметри таких пристроїв, що змушує розробників конструювати і виготовляти складні комплекси контрольно-перевірочної апаратури (КПА) для імітації затримки, ослаблення, а також формування доплерівського зсуву частоти відбитого сигналу [1]

Вкпюченіе до складу КПА ПЕОМ дозволяє істотно заощадити тимчасові, фінансові та людські ресурси при розробці системи

Управління роботою КПА в режимі налагодження, калібрування, а також при контролі та тестуванні радіоальтіметров покладається на програмне забезпечення ПЕОМ Можливість управління основними вузлами КПА за загальною цифровій шині даних забезпечує широкий спектр функціональних можливостей при мінімальних змінах в апаратній частині КПА

II                               Основна частина

Для регулювання і випробувань маловисотного радіоальтіметра була розроблено, виготовлено і налагоджений макет КПА

Структурна схема такої КПА зображена на малюнку 1

Де 1 – вхідний фіксований атенюатор,

2 – Розвязує пристрій на основі Y-циркулятора і 2-х вентилів у портах 2 і 3,

3 – Перетворювачі частоти вниз,

4 – Блок комутованій лінії затримки,

5 – Опорний генератор,

6 – Цифровий атенюатор,

7 – Перетворювач частоти вгору

Сигнал з виходу тестованого радіоальтіметра надходить на вхід У-циркулятора через фіксований атенюатор, що забезпечує ослаблення вхідного сигналу до половинного значення від максимального рівня імітованого відбитого сигналу Сигнал з 2-го порту розвязує пристрої переноситься на проміжну частоту за допомогою подвійного балансного змішувача В якості гетеродина в перетворювачі частоти використовується PLL синтезатор Частота гетеродина обрана вище частоти вхідного сигналу Фільтрація сигналу на виході змішувача здійснюється за допомогою фільтра нижніх частот У блоці комутованій лінії затримки здійснюється регульована затримка сигналу в необхідних межах За допомогою цифрового атенюатора здійснюється установка потужності затриманого сигналу до мінімального рівня імітованого сигналу з дискретним кроком Сигнал з виходу атенюатора надходить на змішувач перетворювача частоти вгору Для перетворення частоти використовується синтезатор частоти, як у першому перетворювачі В якості опорного генератора обох синтезаторів використовується загальний кварцовий генератор, що забезпечує їх когерентність Імітація доплерівського зсуву частоти сигналу здійснюється за рахунок зміщення частоти другого синтезатора на задану величину доплерівського зсуву Перетворений сигнал через смуговий фільтр, утворений комбінацією ФНЧ і ФВЧ, і підсилювач і 3 порт розвязує пристрої проходить знову через фіксований атенюатор на тестований радіоальтіметр

Завантаження частоти синтезаторів, установка необхідної затримки, ослаблення цифрового атенюатора здійснюється мікроконтролером по сигналу з ПЕОМ

Для керування роботою КПА розроблена спеціальне програмне забезпечення для операційної системи Windows ХР SP2, що дозволяє тестувати радіоальтіметри в наступних режимах:

1 Статичні вимірювання при заданих значеннях ослаблення та / або затримки

2 Динамічні вимірювання при заданому ослабленні і затримкою, що змінюється з обраною швидкістю

3 Динамічні вимірювання при заданій величині затримки і ослабленні, що змінюється з обраною швидкістю

4 Вимірювання часу спрацьовування тестованого приладу з моменту включення зондуючого сигналу до надходження вихідний команди, що відповідає заданій висоті

5 Вимірювання струмів, що живлять напруг і рівнів вихідних команд тестованого радіоальтіметра

Результати тестування зберігаються в файлах протоколів і можуть бути виведені на друк

Програма дозволяє проводити вимірювання в автоматичному режимі Оператор задає тільки вихідні дані: діапазон зміни ослаблення і затримки, швидкість зміни ослаблення і затримки, величину доплерівського зсуву частоти і форму представлення результатів (графік / таблиця)

Розглянемо пристрій основних вузлів КПА

Розвязувала пристрій побудований на основі малогабаритного Υ-циркулятора і двох СВЧ-венти-лей на основі того ж У-циркулятора Конструкція цих пристроїв виконана на зосереджених елементах на «переплетених рамках »[2], що забезпечують смугу пропускання не менше 12% від центральної частоти

У перетворювачах частоти використовується балансовий змішувач виробництва компанії Mini-Circuits ADE-42MH Синтезатор частоти виконаний за схемою, детально описаної в [3] У синтезаторі частоти використовується мікросхема PLL з дробовим змінним коефіцієнтом ділення СХ72302-11 компанії Skyworks і ГУН ROS-2650 компанії Mini-Circuits Застосування такого синтезатора дозволяє реалізувати мінімальний крок регулювання доплерівського зсуву частоти в КПА не більше 150Гц при частоті опорного генератора 10 МГц

Фільтри перетворювачів частоти реалізовані на зосереджених елементах з чіп-індуктивностями компанії Coilcraft

Робоча смуга КПА визначається в основному робочою смугою розвязує пристрої на вході, діапазоном перебудови синтезаторів і можливістю зміни смуг пропускання фільтрів на виході змішувачів перетворювачів частоти

При використанні відповідних циркуляторов і вентилів смуга пропускання розвязує пристрою може мати октавну смугу

Синтезатор частоти при заміні Гуна на ROS-2500 забезпечуватиме можливість зміни частоти синтезаторів від 1,6 до 2,5 ГГц з тим же мінімальним кроком

Зміна частот зрізів фільтрів на виходах перетворювачів частоти можливо шляхом підключення відповідних ємностей за допомогою арсе-нід-галієвих перемикачів SW-438 компанії МА-СОМ по командам з ПЕОМ

У схемі комутатора застосовується частотна і амплітудна корекція коефіцієнтів передачі відрізків кабелю в робочій смузі частот

Схема і конструкція блоку комутованій лінії затримки докладно розглянута в [4]

Дпя регулювання ослаблення використаний 50 – омний атенюатор з цифровим управлінням 50Р-686 компанії JFW з діапазоном послаблень О . 127 дБ, дискретністю зміни 1дБ, похибкою установки ослаблення ± 0,4 дБ або 2% в смузі частот від 500 до ЮООМГц і часом перемикання ослаблення 5мкс

При зміні часу затримки від максимального до мінімального, значення загасання в комутаторі лінії затримки змінюється у великих межах Для підтримки постійного рівня ослаблення внесеного лінією затримки при різних комбінаціях комутованих відрізків (додатково до амплітудної корекції у відрізках кабелів) проводиться вирівнювання ослаблення цифровим аттенюатором при калібруванні КПА за допомогою аналізатора ланцюгів Agilent Е5070В серії ΕΝΑ Значення ослаблення для кожного стану комутатора записуються в память контролера і автоматично враховуються незалежно від заданого ослаблення при тестуванні

Динамічні режими вимірювань, аналіз стану вихідних команд, інтерфейс звязку з ПЕОМ, вимір споживаного струму і напруги живлення тестованого приладу і КПА також реалізуються контролером У якості контролера використовується мікроконтролер Atmega8535-16AI компанії ATMEL Для звязку КПА з ПЕОМ використовується інтерфейс USB 11

У схемі КПА використовується простий принцип перевірки працездатності При включенні КПА контролер аналізує справність синтезаторів частоти, перевіряючи наявність «сигналу захоплення», вимірює напруги джерел харчування КПА та тестової приладу, а також струми споживання по ланцюгах харчування і після порівняння з гранично допустимими значеннями, записаними в програмі приймає рішення і сигналізує про справність пристроїв

Конструктивно КПА виконана в корпусі 3U виробництва компанії Hoffman – Schroff з габаритними розмірами 480x436x158 мм

III                                  Висновок

Розроблена конструкція КПА дозволяє в повному обсязі проводити регулювання, вимірювання комплекс робочих параметрів і випробування маловисотних радіоальтіметров дециметрового діапазону в октавній смузі робочих частот з девіацій частоти до 29%

Застосування у складі КПА ПЕОМ підвищує оперативність випробувань за рахунок автоматизації вимірювань і підвищує гнучкість комплексу при зміні вимог до параметрів тестованого радіоальтіметра

[1] Бастраков В А, Риндовська Е К, Смирнов А П, Чернов Ю В Контрольно-моделюючий комплекс для приладів ближньої радіолокації Міжнародна спеціалізована виставка-конференція військових і подвійних технологій «Нові технології в радіоелектроніці і системах управління» Тези доповідей 3-5 квітня 2002, м Нижній Новгород

[2] В Н Бородін, В А Козлов Широкосмугові Υ-циркулятори метрового і дециметрового діапазонів довжин хвиль на зосереджених елементах Додаток до журналу «Фізика хвильових процесів і радіотехнічні системи » Тези доповідей і повідомлень 11 Міжнародної науково-технічної конференції «Фізика і технічні додатки хвильових процесів», під редакцією В А Неганова і

Г П Ярового 7-13 вересня 2003 Самара 2003

[3] Бабковскій А П, Селезньов Н Е Швидкодіючий октавний синтезатор СВЧ-діапазону з малим кроком перебудови частоти – В кн «13-та Міжнародна кримська конференція« СВЧ техніка і комунікаційні технології » Матеріали конференції [Севастополь 8-12 вересня 2003р] Севастополь: Вебер, 2003, стор 136 -138

[4] Бабковскій А П, Селезньов Н Е Блок комутованій лінії затримки – В кн «16-я Міжнародна кримська конференція« СВЧ техніка і комунікаційні технології » Матеріали конференції [Севастополь 11-15 вересня 2006 р] Севастополь: Вебер, 2006, стор 835-836

TEST APPARATUS FOR LOW-ALTITUDE RADIO ALTIMETERS

N Dmitriev, A Babkovsky, N Seleznev Measuring Systems Research Institute named after Yu YeSedakov GSP-486, Nizhniy Novgorod, 603950, Russia E-mail: babkovsky@niiisnnovru

Abstract – There is considered control and testing apparatus allowing simulating reflected signal with variable delay and selected attenuation for low altitude altimeters adjusting and testing

I                                       Introduction

Designing and producing low altitude altimeters with sophisticated modulation and coherent signal processing in receiver causes the necessity to control its general parameters

Standard measuring equipment does not allow to control parameters completely of such altimeters and results construction and production of sophisticated complexes’ control and testing systems (CTS) for simulating of delay, attenuation and Doppler offset ofthe reflected signal [1]

Applying personal computer in the CTS it is possible to save time, finances and human resources when designing the system

PC Software accomplishes CTS control in the debug, calibration and in altimeters testing modes Possibility to control CTS main parts by common digital data bus provides a wide spectrum of functional capabilities with minimum changes in СТА hardware

II                                         Main Part

CTS model was developed, produced and tuned for adjusting and testing the low altitude altimeter The block diagram of such CTS is shown in Fig 1

Special program operating under Windows XP SP2 OS was developed to control the operation of CTS This program allows testing radio altimeters in the following modes:

1            Static measurements – with fixed attenuation and delay

2            Dynamic measurements – when attenuations fixed and delay changes with the selected speed

3            Dynamic measurement – when delay is fixed and attenuation changes with selected speed

4            Static measurement – the delay time measurement from the moment of the signal switching on to the moment of the altimeter output command arrival

5            Power source voltages, current consumption and altimeter output command level measurement mode

Testing results are saved in the protocol files and may be printed

The program allows testing altimeters in automatic mode An operator selects only initial data: attenuation and delay variation range, attenuation and delay change speed, Doppler offset value and the way of results representation (Graph/Table)

The circuit and construction of the switchable delay line module is presented in [4]

In the switchable delay line commutation module is implemented magnitude correction of the transfer function within the operating frequency band

For attenuation adjustment in the CTS 50 Ohm attenuator with digital control is used

When changing the delay of the reflected signal from the maximum to the minimum value the signal attenuation value in the delay commutator changes within a wide range To maintain the constant signal attenuation in the delay line at different combinations of commutated delays align operation by digital attenuator is carried out during CTS calibration using Network analyzer Agilent ENA E5070 Attenuation values for each commutator state are saved in controller memory and automatically taken into account independently on the setted attenuation value during the test

Dynamic test modes, altimeter output commands analysis, interface with PC, voltages and currents of the tested device and СТА are fulfilled by СТА controller For communications between СТА and PC USB 11 is used

III                                        Conclusion

CTS developed construction allows adjusting and testing all parameters of low altitude UHF radio altimeters in the octave frequency band with deviation at most 29%

Using PC as a part of CTS increases the tests efficiency owing to the measurements automation and improves the system flexibility in case of changing requirements to the radio altimeter

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р