一种罗兰C综合信号发生设备制造技术

本发明专利技术公开了一种罗兰C综合信号发生设备包括线性电源模块、GPD/BD驯服钟模块、信号发生器核心处理板、高精度信号衰减器组和高阶带通滤波器模块，本发明专利技术中的信号发生器整体模块划分清晰，各模块功能及接口设计合理；单SOC芯片完成所有信号处理算法设计，信号处理框架设计合理，可实现了单一芯片同时产生3个台链、9个台的罗兰信号，并可同时对其中6个台实时时间信息编码，实现单一设备完成罗兰C接收设备定位、授时、抗干扰等指标的全部测试；高精度衰减器组的设计可以精确控制输出信号强度，保证罗兰C波形精确、完整，本信号发生设备可用于罗兰C接收机的时延测试和标定,以及接收机工作状态和性能指标的检测和校准，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种罗兰C综合信号发生设备
本专利技术涉及信号与信息处理技术领，尤其涉及一种罗兰C综合信号发生设备。
技术介绍
罗兰C的全称是远程导航，是上世纪60年代设计的一种远程双曲线无线电导航系统，作用距离可达2000公里,工作频率为100千赫，是一种陆、海、空通用的陆基导航定位系统。后续由于技术的改进，罗兰C系统进行了现代化改进，加入了Eurofix编码技术，罗兰C系统具备了授时功能，是国际通用的长波高精度授时手段。罗兰C接收设备技术也随之进步，从模拟硬限幅采样罗兰C接收机，到数字信号处理技术罗兰C接收机，从单台链接收，到双台链、多台链接收机，到目前最新的数字化长波授时接收机的研制中，除了对天接收实际信号进行测试外，还需要罗兰C信号发生器，产生各种稳定的持续的罗兰C激励信号，例如大小信号，ECD包络变化信号，不同信噪比条件下的信号，天波叠加信号，连续波叠加信号，交叉干扰信号，编码授时电文信号等，对接收设备的极限指标进行测试，验证，提升设备极限性能，同时可以对接收机的各种内部参数进行标定，是罗兰C导航授时接收机研制过程中不可缺少的仪器仪表。此外在罗兰C接收设备的生产、检验和交付过程中，也需要信号发生器对接收设备进行检验、检测。罗兰C综合信号发生设备是罗兰C接收机研制、生产、交付过程中必不可少的仪器仪表。国内罗兰C设备的研制厂家，目前使用的还是上世纪90年代，从国外进口的A-8和LSG-5罗兰C模拟器，并且国外厂家都已经停产，这些模拟器已经使用多年，设备性能老化，并且这些模拟器功能不完善，不能完全满足最新接收设备的研制需求，主要缺陷表现在：1、都是单台链信号设计，不能满足两个以上台链、多通道设备接收能力检验的需求；2、没有办法叠加天波信号，不能检测不同强度、延时条件下天波干扰对设备的影响；3、没有办法叠加连续波信号，不能检测不同条件下连续波干扰对设备的影响；4、没有“Eurofix”数据调制编码功能，不能检测设备解码功能，不能标定接收机内部延时，不能检测接收机解码通道数量；5、没有和卫导设备时间同步功能，不能实时检测设备授时精度；6、模拟器参数设置分辨率不够，不能满足精细测试的需求。国内也有相关机构开展过模拟器研制工作，没有形成产品，也没有1款能够包含上述所有功能，本专利技术专利涉及的综合信号发生器是唯一能满足上述所有功能需求的设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种罗兰C综合信号发生设备。本罗兰C综合信号发生设备可作为信号源为罗兰-C接收机提供模拟的激励信号,可以模拟罗兰C信号的台链号、台号、噪声、场强、信号包周差变化、叠加天波连续波干扰信号、模拟时差定位功能、以及调制授时电文模拟台站授时功能等。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种罗兰C综合信号发生设备包括线性电源模块、GPD/BD驯服钟模块、信号发生器核心处理板、高精度信号衰减器组和高阶带通滤波器模块。其中线性电源模块用于对市电进行整流和滤波，得到干净稳定的直流电压。用于GPD/BD驯服钟模块和信号发生器核心处理板的供电；所述的GPD/BD驯服钟模块用于进行GPS/BD双模授时，具体包括GPS/BD数据接收模块、驯服时钟电路和高稳定恒温晶振。驯服时钟电路利用卫星定时接收机产生的1PPS对本地频率基准进行频率校准。将卫星定时接收机长期稳定度好的优点和本地频率标准短期稳定度好的特点进行结合；本模块电路采用FPGA作为核心算法处理器，二阶跟踪环路实时对比卫导1PPS和本地1PPS，测量出本地钟差，钟差结果采用滤波减少抖动，最后通过DAC电路对高稳定恒温晶振调整，从而得到稳定的10MHz脉冲。信号发生器核心处理板：用于将授时后的数字信号转换成模拟信号，产生并输出罗兰C信号。所述信号发生器核心处理板的硬件部分包括数字部分和模拟部分，优选的，数字部分和模拟部分隔离设计，减小数字电路对模拟电路的影响。上述数字部分包括SOC平台，用于数字信号的处理；模拟部分包括电源芯片、DA转换芯片、低通滤波器、信号放大器和信号合路电路，用于模拟信号的处理。电信号通过SOC平台进行处理，然后通过DA转换芯片形成模拟信号，模拟信号通过低通滤波和2级信号放大，形成目标模拟信号。SOC平台软件设计可分为框架设计和软件算法设计两部分，其中框架设计在ZYNQ7020PL中实现，软件算法设计在ZYNQ7020PS中实现。高精度信号衰减器组：通过信号衰减器精确控制信号的衰减，保持输出罗兰C脉冲波形的完整性。高阶带通滤波器模块：通过滤波器对信号进行处理，减少带外噪声对信号质量的影响。SOC平台在框架设计部分，为了实现信号发生器对3个台链，9个台的信号进行模拟，需要设置的参数包括：罗兰信号的幅值、包周差、发送时间、相位编码，天波干扰信号的幅值、延时参数，授时编码电文的调制(Eurofix调制)，以及噪声通道噪声的幅值、连续波干扰的幅值等。根据对罗兰C信号特点进行分析，同一个台链的1个主、2个副共3个信号在时间轴上顺序排列，按台链周期参数重复发送的特点，在框架设计上采用按台链分配FPGA(ZYNQ7020PL)硬件资源，按台链并行处理的设计思路，各模块通过AXI高速数据总线、已经硬件中断和ARM处理器(ZYNQ7020PS)进行数据交换和控制处理。优选的，所述SOC平台的框架部分包括：同步模块，用于对各模块产生同步复位信号；时钟模块，用于对外部10MHz时钟进行倍频，产生内部需要的100MHz时钟，同时对10MHz时钟进行分配；时间测量模块，用于同步外部GPS1PPS，同时产生本地的1PPS，实时记录各通道GTP脉冲生成时间，实时递推计算天秒信息；噪声通道，用于存储噪声信号数据和连续波信号数据到FPGA的BLOCKRAM中，按时钟节奏发送数据参数驱动DAC芯片，数据由ARM处理器计算生成通过数据总线发送过来；三个信号通道，用于存储罗兰C信号的单个完整脉冲信号波形数据，这些数据包括信号幅值、包周差、天波幅值、天波延时；还存储了脉冲发送时序数据，包括发送时间、相位编码、Eurofix编码信息；ARM处理器，用于实现包括对接口解析、信息发送、同步GPS时间、各模块的发送数据生成、发送时序的控制的功能；各模块通过AXI高速数据总线、硬件和中断ARM处理器进行数据交换和控制处理。优选的，所述SOC平台的软件部分包括对中断和任务进行调度。所述任务包括系统主任务和子任务，主任务用来运行嵌入式操作系统，完成各子任务的调度；所述子任务包括秒脉冲任务和三个信号通道的Eurofix编码任务。优选的，所述主任务对子任务的调度流程包括以下步骤：A1:嵌入式操作系统的初始化；A2:罗兰C信号参数初始化；A3:根据参数，依次计算罗兰C脉冲波形数据、计算不带Eurofix编码的时序数据、计算噪声通道数据，并将其全部存储到FPGA；A4:发送同步指令，启动FPG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种罗兰C综合信号发生设备，其特征在于，包括：/n线性电源模块：对市电进行整流和滤波，得到干净稳定的直流电压，用于GPD/BD驯服钟模块和信号发生器核心处理板的供电；/nGPD/BD驯服钟模块：用于进行GPS/BD双模授时；包括GPS/BD数据接收模块、驯服时钟电路和高稳定恒温晶振；/n信号发生器核心处理板：用于将数字信号转换成模拟信号，产生并输出罗兰C信号；/n高精度信号衰减器组：通过信号衰减器精确控制信号的衰减，保持输出罗兰C脉冲波形的完整性；/n高阶带通滤波器模块：通过滤波器对信号进行处理，减少带外噪声对信号质量的影响。/n

【技术特征摘要】
1.一种罗兰C综合信号发生设备，其特征在于，包括：
线性电源模块：对市电进行整流和滤波，得到干净稳定的直流电压，用于GPD/BD驯服钟模块和信号发生器核心处理板的供电；
GPD/BD驯服钟模块：用于进行GPS/BD双模授时；包括GPS/BD数据接收模块、驯服时钟电路和高稳定恒温晶振；
信号发生器核心处理板：用于将数字信号转换成模拟信号，产生并输出罗兰C信号；
高精度信号衰减器组：通过信号衰减器精确控制信号的衰减，保持输出罗兰C脉冲波形的完整性；
高阶带通滤波器模块：通过滤波器对信号进行处理，减少带外噪声对信号质量的影响。


2.根据权利要求1所述的一种罗兰C综合信号发生设备，其特征在于，所述线性电源模块对市电进行三级滤波处理，市电依次经过EMI滤波器、多级电容阵列滤波和CLC滤波器三个滤波器，得到干净稳定的直流电压。


3.根据权利要求2所述的一种罗兰C综合信号发生设备，其特征在于，所述信号发生器核心处理板的硬件部分包括数字部分和模拟部分，数字部分和模拟部分隔离设计；
所述数字部分包括SOC平台，用于数字信号的处理；
模拟部分包括电源芯片、DA转换芯片、低通滤波器、信号放大器和信号合路电路，用于模拟信号的处理。


4.根据权利要求3所述的一种罗兰C综合信号发生设备，其特征在于，所述SOC平台的框架部分包括：
同步模块，用于对各模块产生同步复位信号；
时钟模块，用于对外部10MHz时钟进行倍频，产生内部需要的100MHz时钟，同时对10MHz时钟进行分配；
时间测量模块，用于同步外部GPS1PPS，同时产生本地的1PPS，实时记录各通道GTP脉冲生成时间，实时递推计算天秒信息；
噪声通道，用于存储噪声信号数据和连续波信号数据到FPGA的BLOCKRAM中，按时钟节奏发送数据参数驱动DAC芯片，数据由ARM处理器计算生成通过数据总线发送过来；
三个信号通道，用于存储罗兰C信号的单个完整脉冲信号波形数据，这些数据包括信号幅值、包周差、天波幅值、天波延时；还存储了脉冲发送时序数据，包括发送时间、相位编码、Eurofix编码信息；
ARM处理器，用于实现包括对接口解析、信息发送、同步GPS时间、各模块的发送数据生成、发送时序的控制的功能；
各模块通过AXI高速数据总线、硬件和中断ARM处理器进行数据交换和控制处理。


5.根据权利要求4所述的一种罗兰...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏卡尼，尤蓉蓉，卢洲白，
申请(专利权)人：广东国天时空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44