专利名称：无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块。
背景技术：
在无线电高度表中，信号处理与控制模块是其中重要的组成部分。无线电高度表收到的回波信号是所有波束覆盖面积内地形回波信号之和，回波信号非常复杂。普通无线电高度表采用频率计数电路对低频放大模块放大的差拍信号进行处理，其测量法一般是零点计数测量法。低频放大模块放大的差拍信号经过整形得到脉冲信号，脉冲信号的重复频率等于差拍信号频率，这些脉冲经计数器计数并转换成直流电压值，此直流电压值即对应无线电高度表测得高度值。采用这种方法计数电路会将差拍信号中含有的大量干扰信号和噪声信号也计数在内，影响无线电高度表的测高精度。
另外，无线电高度表通过发射天线向地面发射调频信号，调频信号的频率受调制三角波调制。在调制三角波顶部或底部的转折点，差拍信号的相位也会相应出现转折。通过对整形后的脉冲信号的计数来测量频率计算高度时，相位转折点处可能产生多计一个或少计一个脉冲的情况，就会出现测高误差，这个误差是调频无线电高度表所固有的。

发明内容
本实用新型的目的在于提供一种无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，由于其具有数字信号处理与调制信号数字摆频功能，可以大大降低无线电高度表的测高误差，提高高度表的测高精度。
本实用新型的目的是这样实现的无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其特点是
包括一整形电路、一数字信号处理单元、一高度计算与控制单元、一数字通讯接口、以及一带数字电位器的三角波发生器；所述的整形电路的输入端连接低频放大模块放大的差拍信号，该整形电路的输出端与数字信号处理单元的输入端连接，该数字信号处理单元的输出端与高度计算与控制单元的输入端连接，高度计算与控制单元的输出端与三角波发生器的中的数字电位器控制端连接，并与数字通讯接口双向连接，数字通讯接口双向连接到外部终端计算机，三角波发生器的输出端连接到高度表的收发前端。
低频放大模块输出的差拍信号经整形电路整形后进入数字信号处理单元进行信号处理，经处理后的信号进入高度计算与控制单元进行高度计算，高度计算结果经数字通讯接口转换输出给终端计算机；高度计算与控制单元输出的数字编码对三角波发生器中的数字电位器进行控制，以实现三角波调制信号数字摆频功能。
上述无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其中所述的数字信号处理单元包括噪声控制器、脉冲计数器、加权器和信号平滑器，所述的噪声控制器、脉冲计数器、加权器和信号平滑器的输入输出端顺序连接。
上述无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其中所述的高度计算与控制单元由一个微处理器构成。
上述无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其中所述的三角波发生器包括一三角波发生电路、一三角波周期控制电路、一数字电位器、以及一三角波信号放大电路；三角波发生电路的输入端与高度计算与控制单元的输入端连接，三角波发生电路的输出端与数字电位器的输入端连接，数字电位器的控制端与高度计算与控制单元的数字编码输出端连接；三角波周期控制电路的输出端与三角波发生电路的控制端连接；数字电位器的输出端与三角波信号放大电路的输入端连接，三角波信号放大电路的输出端与高度表收发前端的控制端连接。
上述无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其中所述的三角波发生电路、三角波周期控制电路以及三角波信号放大电路各主要由运算放大器构成。
由于本实用新型采用了以上的技术方案，其产生的效果是明显的1)为提高无线电高度表测高精度，在信号处理与控制模块中采用数字信号处理技术，对差拍信号进行数字处理，滤除干扰信号和噪声信号，保证无线电高度表的测高精度，并且使无线电高度表可以方便地与外界进行数字通讯。
2)为降低无线电高度表测高误差，在信号处理与控制模块中设计有调制信号数字摆频功能，通过调制信号数字摆频，即通过微处理器控制让调频频偏按某一规律变化，使差拍信号相位转折点也按一定规律变化，降低了测高误差，以保证无线电高度表的测高精度。
3)本实用新型电路简单、可靠，运算处理方便，测高误差小，测高精度高。


本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型总体结构的电方框图。
图2是本实用新型数字信号处理单元的电方框图。
图3是本实用新型的三角波发生器的电路图。
具体实施方式
请参见图1，这是本实用新型总体结构的电方框图。无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，包括一整形电路1、一数字信号处理单元2、一高度计算与控制单元3、一数字通讯接口4、以及一带数字电位器的三角波发生器5；其中整形电路的输入端连接无线电高度表中低频放大模块6输出的放大的差拍信号。整形电路的输出端与数字信号处理单元的输入端连接，数字信号处理单元的输出端与高度计算与控制单元的输入端连接，高度计算与控制单元的输出端与三角波发生器中的数字电位器控制端连接，并与数字通讯接口双向连接，数字通讯接口双向连接到外部终端计算机7，三角波发生器的输出端连接到高度表的收发前端8。
无线电高度表中的低频放大模块输出的差拍信号经整形电路整形后进入数字信号处理单元进行信号处理，经处理后的信号进入高度计算与控制单元进行高度计算，高度计算结果经数字通讯接口转换输出给终端计算机；高度计算与控制单元输出的数字编码对三角波发生器中的数字电位器进行控制，以实现三角波调制信号数字摆频功能。
请参阅图2，这是本实用新型数字信号处理单元2的电方框图。数字信号处理单元2对整形后的无线电高度表差拍信号进行信号处理。本实用新型无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块的数字信号处理单元2包括噪声控制器21、脉冲计数器22、加权器23和信号平滑器24，其中噪声控制器、脉冲计数器、加权器和信号平滑器的输入输出端顺序连接。
整形电路输出的差拍信号进入数字信号处理单元，首先进行噪声控制，对输入信号进行噪声抑制与调整，然后对脉冲信号进行计数，并对计数结果进行加权、平滑处理。在理想条件下差拍脉冲信号的重复频率都应均匀一致，对应于当前实际高度，但由于在差拍信号中混有大量的干扰信号和噪声信号，差拍脉冲信号的频率也就有高有低。普通无线电高度表不具备数字信号处理功能，信号处理模块仅对输入的差拍信号进行脉冲计数、计算高度，无法抑制各种干扰信号和噪声信号，测高结果精度不高，抖动较大。本实用新型采用噪声控制方法对差拍信号进行噪声抑制与调整，以保证差拍信号处于最佳信噪比状态，经脉冲计数后采用加权、平滑等数字处理方法对计数结果进行处理，滤除干扰信号对测高的影响。通过这种数字信号处理方法，可滤除干扰信号和噪声信号，保证无线电高度表的测高精度。
请参阅图3，这是本实用新型的三角波发生器的电路图。调制信号数字摆频功能由信号处理与控制模块中的高度计算与控制单元控制三角波发生器5来实现。无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块的三角波发生器5包括一三角波发生电路51、一三角波周期控制电路52、一数字电位器53、以及一三角波信号放大电路54；三角波发生电路51的输入端与高度计算与控制单元的输入端连接，三角波发生电路的输出端与数字电位器的输入端连接，数字电位器的控制端与高度计算与控制单元的数字编码输出端连接；三角波周期控制电路的输出端与三角波发生电路的控制端连接；数字电位器的输出端与三角波信号放大电路的输入端连接，三角波信号放大电路的输出端与高度表收发前端的控制端连接。其中所述的三角波发生电路主要由运算放大器N1构成，三角波周期控制电路主要由运算放大器N2构成，三角波信号放大电路主要由运算放大器N3构成。三角波周期控制电路输出一控制三角波发生的周期脉冲反馈到三角波发生电路的输入端，经三角波发生电路运算放大器N1的输入端连接的电位器R2微调后输入到三角波发生电路，同时周期脉冲作为三角波同步信号输入到高度计算与控制单元，N1的输出端输出三角波信号，经数字电位器后送至三角波信号放大电路N3进行放大，输出到高度表的收发前端的控制端。图中C1为充放电电容。高度计算与控制单元发出数字编码控制数字电位器，数字电位器电阻值大小有规律的变化，使N3输出的调制三角波的幅度也按某一规律变化，实现摆频功能。本实用新型无线电高度表由于采用数字控制摆频功能，降低了测高误差，提高测高分辨率，保证了测高精度。
本实用新型的整形电路1由比较电路构成；高度计算与控制单元3由一个微处理器芯片构成，例如型号为89C51；数字通讯接口4由集成电路芯片构成，例如型号为MAX490。
本实用新型的工作原理在理想条件下差拍脉冲信号的重复频率都应均匀一致，对应于当前实际高度，但由于在差拍信号中混有大量的干扰信号和噪声信号，差拍脉冲信号的频率也就有高有低。微处理器在一定时间内对输入的差拍脉冲信号的脉冲个数进行计数，并采用加权、平滑、中值处理等数字处理方法对计数数据进行处理，滤除过高或过低频率的差拍脉冲信号对测高的影响，计算出当前实际高度。通过这种数字信号处理方法，可滤除干扰信号和噪声信号，保证无线电高度表的测高精度。
调制信号数字摆频功能由信号处理与控制模块中的微处理器控制三角波发生器来实现。三角波发生器输出无线电高度表调频工作时的调制信号，微处理器发出数字编码控制三角波发生器中的数字电位器。数字电位器电阻值大小有规律的变化，使无线电高度表调制三角波的幅度也按某一规律变化，实现摆频功能，并由微处理器对信号进行解调处理，降低测高误差，提高测高分辨率，保证无线电高度表的测高精度。
权利要求1.无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其特征在于包括一整形电路、一数字信号处理单元、一高度计算与控制单元、一数字通讯接口、以及一带数字电位器的三角波发生器；所述的整形电路的输入端连接低频放大模块放大的差拍信号，该整形电路的输出端与数字信号处理单元的输入端连接，该数字信号处理单元的输出端与高度计算与控制单元的输入端连接，高度计算与控制单元的输出端与三角波发生器的中的数字电位器控制端连接，并与数字通讯接口双向连接，数字通讯接口双向连接到外部终端计算机，三角波发生器的输出端连接到高度表的收发前端。低频放大模块输出的差拍信号经整形电路整形后进入数字信号处理单元进行信号处理，经处理后的信号进入高度计算与控制单元进行高度计算，高度计算结果经数字通讯接口转换输出给终端计算机；高度计算与控制单元输出控制三角波发生器的三角波同步信号，还输出数字编码对三角波发生器中的数字电位器进行控制，以实现三角波调制信号数字摆频功能。
2.根据权利要求1所述的无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其特征在于所述的数字信号处理单元包括噪声控制器、脉冲计数器、加权器和信号平滑器，所述的噪声控制器、脉冲计数器、加权器和信号平滑器的输入输出端顺序连接。
3.根据权利要求1所述的无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其特征在于所述的高度计算与控制单元由一个微处理器构成。
4.根据权利要求1所述的无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其特征在于所述的三角波发生器包括一三角波发生电路、一三角波周期控制电路、一数字电位器、以及一三角波信号放大电路；三角波发生电路的输入端与高度计算与控制单元的输入端连接，三角波发生电路的输出端与数字电位器的输入端连接，数字电位器的控制端与高度计算与控制单元的数字编码输出端连接；三角波周期控制电路的输出端与三角波发生电路的控制端连接；数字电位器的输出端与三角波信号放大电路的输入端连接，三角波信号放大电路的输出端与高度表收发前端的控制端连接。
5.根据权利要求1所述的无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其特征在于所述的三角波发生电路、三角波周期控制电路以及三角波信号放大电路各主要由运算放大器构成。
专利摘要本实用新型公开了一种无线电高度表的数字信号处理与调制信号数字摆频控制模块，其特点是包括一整形电路、一数字信号处理单元、一高度计算与控制单元、一数字通讯接口、以及一带数字电位器的三角波发生器；整形电路的输入端连接低频放大模块放大的差拍信号，该整形电路的输出端与数字信号处理单元的输入端连接，该数字信号处理单元的输出端与高度计算与控制单元的输入端连接，高度计算与控制单元的输出端与三角波发生器中的数字电位器控制端连接，并与数字通讯接口双向连接，数字通讯接口双向连接到外部终端计算机，三角波发生器的输出端连接到高度表的收发前端。本实用新型用于无线电高度表中，可大大降低无线电高度表测高误差，提高无线电高度表的测高精度。
文档编号G01S13/00GK2694228SQ200420021339
公开日2005年4月20日 申请日期2004年3月29日 优先权日2004年3月29日
发明者管弘, 汪海勇, 龙程, 黄丽芳, 纪华 申请人:中国电子科技集团公司第五十研究所