DME/P导航数字中频信道的校准方法

杨宁

摘 要 DME/P信号作为精密测距的一种导航信号，应用极为广泛。在其发射端和接收端，一般都使用的是射频信号。随着航空电子系统通用化、模块化、综合化的发展，在信号的传输、分析和处理等方面，越来越多的使用了数字中频信号，而对该信号的校准是需要面临的一个主要问题。

【关键词】DME/P 数字中频 校准

1 DME/P导航数字中频信道的校准

1.1 DME/P导航数字中频信道的校准需求

DME/P射频信号的校准，已经有了解决的方法。但作为中间信号的数字中频信号，目前尚无完整可靠的解决方案。现有很多DME/P接收机，都是选择直接接收DME/P数字中频信号。为了保证这些仪器的准确可靠，必须要对这个数字中频信号进行校准。目前的方法是使用DME/P模拟器生成射频信号，将该射频信号下变频后加入A/D模块，再送入DME/P数字中频接收机中查看其数值，与模拟器的值进行比较，来判断其值的好坏。这种方法无法作为计量DME/P数字中频接收机的方法，因为DME/P模拟器的指标不高，稳定性也不好，会导致生成的DME/P射频信号无法达到校准的要求。而且射频信号经过下变频也会带来新的频率分量，对系统的校准引入新的误差。

本文主要讨论的是DME/P接收机中的数字中频信道的一种校准方法，使DME/P数字中频信号的相关参数能够最终溯源至国家标准。

1.2 DME/P导航数字中频信道的校准总体方案

整体方案是提供标准的DME/P数字中频信号给接收机，来直接对接收机进行校准；同时为了确保这个数字中频信号是否符合标准，还需要对DME/P数字中频信号进行验证。

目前DME/P数字中频信号的生成都是利用各种DME/P模拟器产生DME/P射频信号，对这个信号进行下变频处理，得到模拟中频信号，再进行A/D转换最终得到数字中频信号。这种方案花费巨大，系统搭建繁冗，而且在下变频过程中也会引入其它频率分量，对信号质量产生影响。这里提供了一种新的解决方案，可直接生成DME/P模拟中频信号，再通过A/D变换，得到数字中频信号，弥补了之前方法的不足。

为了验证生成的DME/P数字中频信号是否符合标准，还需要对该信号进行校准。在这里，利用D /A模块可将该数字中频信号重新转换为模拟中频信号，即可实现用通用标准仪器来对其进行校准。

整个方案如图1所示，其中主要包括DME/P模拟中频信号产生模块、A/D转换模块、D/A转换模块和数字示波器等。其中DME/P模拟中频信号，将该信号通过A/D变换，可得到DME/P数字中频信号。这个信号就是本文中需要校准的信号。将DME/P数字中频信号通过D/A变换，转变为DME/P模拟中频信号，再使用标准仪器进行校准，来完成对DME/P数字中频信号的校准。

2 DME/P导航数字中频信道的具体步骤

2.1 生成符合标准的DME/P模拟中频信号

该信号实际为双脉冲信号，可以通过标准仪器直接进行测量。GJB6277-2008中对DME/P的信号格式进行了定义。其中主要的指标有上升时间、下降时间和脉冲宽度。其中脉冲上升时间不应超过1.6μs；脉冲下降时间应为2.5μs，不应超过3.5μs；脉冲宽度应为2.5μs±0.5μs。通过对这三个参数的测量可判断这个双脉冲信号是否符合DME/P信号的标准。区别与以往的方案，这里的方案是直接生成DME/P模拟中频信号。DME/P模拟中频信号的产生主要通过DDS芯片和FPGA来完成。DDS芯片是用来生成70MHz中频载波信号，此正弦波波形一般达不到设计的要求，需要在之后进行滤波处理，再送到下一級操作。FPGA 作为控制核心，用来完成与上位机通信、DDS芯片控制和产生导航信号要求的脉冲序列，而其中的脉冲序列与之前的中频载波信号进行调制，得到我们需要的中频DME/P模拟信号。距离参数是通过时延来进行计算得到的。我们的解决方案是加入延迟模块，产生所需的延时，通过二者之间的延时来模拟出相应的距离。这里还需预留一个监测端口，可将该信号加入到示波器中，通过对信号上升时间、下降时间、脉宽和时延的监测来验证此信号的生成符合DME/P信号标准。具体如图2所示。

2.2 生成DME/P数字中频信号

将该DME/P模拟中频信号通过A/D单元转换，转变为DME/P数字中频信号。这个信号即可作为标准信号直接送往接收机进行校准。通过DME/P数字中频接收机的解算可以得到距离参数，与之前模拟中频信号的距离进行比对，即可得到校准结果。

2.3 对生成信号进行验证。

将生成的DME/P数字中频信号通过D/A转换单元，转变成为DME/P模拟中频信号。通过对这个模拟中频信号进行时域上的分析和测量，即可完成对DME/P数字中频信号的验证。

具体方法是将转换而来的模拟中频信号加入到示波器中，对该波形的上升时间、下降时间、脉宽以及时延进行测量。将这个信号与第一步骤生成的模拟信号进行比对，上升时间、下降时间及脉冲宽度都必须满足GJB 6277-2008里的规定，而距离的指标体现在两组双脉冲的时延上。两个信号的时延差即是整个系统经过A/D、D/A转换带来的时延误差，这个误差需要在合理的范围内，如果通过D/A变换回来的信号中的距离参数过小，则需加大之前第一步骤产生信号的距离参数；如果通过D/A变换回来的信号中的距离参数过大，则需减小之前第一步骤产生信号的距离参数，由此来形成一个负反馈系统，直到两个信号的时延差趋于一个合理的指标为止，具体的数据应根据所校的数字中频接收系统的指标来确定。

3 总结

现有的对DME/P信道的校准大多是射频信号，而对中间产生的数字中频信号并无相应的校准方法，而本文则是提供了一种完成DME/P数字中频信道的校准思路。