INDRA VRB-53D發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生與控制分析探究

馬建新

摘要：多普勒全向信標(biāo)是現(xiàn)代航空無(wú)線電測(cè)向的一種地面導(dǎo)航設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用于短距以及中距制導(dǎo)中，通過(guò)信標(biāo)天線發(fā)射信號(hào)，經(jīng)過(guò)設(shè)備接收后對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理。本文從VRB-53D發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生入手，深入進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際情況明確VRB-53D幅度相位控制機(jī)機(jī)制，探索其機(jī)制原理，以供參考。

關(guān)鍵詞：VRB-53D發(fā)射信號(hào);全向信標(biāo)系統(tǒng);數(shù)字合成;控制

0? 引言

INDRA VRB-53D是現(xiàn)階段全球先進(jìn)的全向信標(biāo)系統(tǒng)，具有較高的技術(shù)水平，以先進(jìn)的硬件為基礎(chǔ)，構(gòu)建高度集成化結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)的技術(shù)理念，滿足用戶的需求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，靈活運(yùn)用功能強(qiáng)大的的集成芯片進(jìn)行信號(hào)監(jiān)控與產(chǎn)生，數(shù)字化程度較高，優(yōu)化設(shè)備的整體穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)的非線性誤差，提升設(shè)備的運(yùn)行效率。

1? INDRA VRB-53D發(fā)射信號(hào)概述

多普勒全向信標(biāo)（DVOR）是現(xiàn)代航空無(wú)線電側(cè)向的一種地面導(dǎo)航設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域之中，為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，適應(yīng)時(shí)代發(fā)展。如常見(jiàn)短距與中距制導(dǎo)中，以自身的技術(shù)為基礎(chǔ)，發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，靈活利用機(jī)載設(shè)備接收信號(hào)，并對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行分析處理，最終明確DVOR臺(tái)站的磁方位角，以滿足現(xiàn)階段的發(fā)展需求。INDRA VRB-53D是現(xiàn)階段全球先進(jìn)的全向信標(biāo)系統(tǒng)，屬于最新型系統(tǒng)，具有較高的技術(shù)水平，在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中可以為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高度集成化，滿足用戶的結(jié)構(gòu)需求。例如，在我國(guó)的烏魯木齊地窩堡機(jī)場(chǎng)中，已經(jīng)安裝INDRA VRB-53D發(fā)射信號(hào)設(shè)備，并正常投入生產(chǎn)使用，提升整體的工作效率。相對(duì)于傳統(tǒng)的VRB-52D設(shè)備來(lái)說(shuō)，新設(shè)備更具有優(yōu)勢(shì)，在設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中，改變了傳統(tǒng)的分立元件設(shè)計(jì)理念，選擇功能更為強(qiáng)大的軟件進(jìn)行應(yīng)用，利用數(shù)字化的芯片完成信號(hào)的產(chǎn)生與監(jiān)控，從根本上提升設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性，并降低其產(chǎn)生的誤差，降低系統(tǒng)的線性誤差，優(yōu)化安裝流程，滿足當(dāng)前的發(fā)展需求。

INDRA VRB-53D靈活應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)字合成（DDS）技術(shù)作為基礎(chǔ)產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)，例如某公司的DDS芯片具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，如相位噪聲低、頻率分辨率高、輸出頻率精確等，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中改變了傳統(tǒng)的方法技術(shù)，利用數(shù)字結(jié)構(gòu)消除以往模擬頻率合成器中存在的元件老化與溫度漂移因素產(chǎn)生的影響，同時(shí)降低手動(dòng)調(diào)整的影響。對(duì)DDS內(nèi)部特定的寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相位與幅度調(diào)整，實(shí)現(xiàn)特定波形的輸出，F(xiàn)PGA讀取外部非易失性存儲(chǔ)器（SDRAM）中的數(shù)據(jù)，靈活應(yīng)用特定的時(shí)鐘修改DDS內(nèi)部寄存器的數(shù)值，同時(shí)保證用戶在操作過(guò)程中修改參數(shù)的記錄保存在SDRAM中，滿足現(xiàn)階段的發(fā)展需求。

2? VRB-53D發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生分析

2.1 VRB-53D發(fā)射信號(hào)流程分析

事實(shí)上，VRB-53D是以SGU作為核心，完成輸出信號(hào)與識(shí)別信號(hào)，主要包括8路經(jīng)過(guò)混合函數(shù)調(diào)制的射頻邊帶信號(hào)與信號(hào)幅度調(diào)制的射頻載波基準(zhǔn)信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，利用SPA與RPA完成信號(hào)的放大，主要是對(duì)射頻邊帶信號(hào)與載波信號(hào)進(jìn)行功率放大。SPA和RPA主要功能是：將SGU輸入的邊帶信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)放大到能夠被天線發(fā)射的功率，減少輸出中的諧波，通過(guò)數(shù)字接口與SGU通信。例如圖1為VRB-53D系統(tǒng)。

ADS（Antenna Distribution Switch）在SGU同步信號(hào)作用下，將兩個(gè)SPA輸出的8路邊帶信號(hào)依次送到48個(gè)邊帶天線上。48個(gè)邊帶天線被分為8組，每組6個(gè)，每路邊帶信號(hào)通過(guò)6個(gè)開(kāi)關(guān)依次連接到一個(gè)天線組里的6個(gè)天線上。每組天線里任何時(shí)刻只有一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合，與之相連的天線就和驅(qū)動(dòng)該天線組的這路邊帶信號(hào)相連。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，與之相連的天線和一個(gè)50歐姆的負(fù)載阻抗相連。

2.2 調(diào)制邊帶信號(hào)與載波信號(hào)

芯片是SGU的核心部件，以其為基礎(chǔ)進(jìn)行信號(hào)傳輸，主要有兩個(gè)芯片，分別輸出邊帶信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)。SGU在應(yīng)用時(shí)實(shí)現(xiàn)了載波與射頻信號(hào)的同步，并提供統(tǒng)一的外部基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。芯片在應(yīng)用過(guò)程中利用相位-幅度轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)正弦波輸出，根據(jù)實(shí)際進(jìn)行相位值采樣。VRB-53D中將取樣時(shí)鐘作為數(shù)據(jù)傳輸控制時(shí)鐘更新芯片內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)，將幅度、移相以及頻率控制在合理的范圍內(nèi)，并將，I/O UPDATE端口作為片內(nèi)寄存器狀態(tài)更新，實(shí)現(xiàn)整體的發(fā)展。例如圖2系統(tǒng)同步時(shí)鐘結(jié)合I/O緩存區(qū)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器中。

識(shí)別信號(hào)以及話音信號(hào)在SGU中制作為包絡(luò)，根據(jù)實(shí)際的AM調(diào)制度改變其電壓比，達(dá)到最終的30%調(diào)制度目的，實(shí)現(xiàn)幅度控制，調(diào)整分辨率并輸出精準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號(hào)。對(duì)于現(xiàn)階段的邊帶信號(hào)來(lái)說(shuō)，可以選擇復(fù)雜的混合函數(shù)信號(hào)，對(duì)輸出的邊帶信號(hào)進(jìn)行合理的處理，通過(guò)讀取外部信號(hào)作為幅度控制字完成調(diào)制，以滿足實(shí)際的需求[2]。

3? VRB-53D幅度相位控制機(jī)制的分析

3.1 分析VRB-53D幅度控制機(jī)制

實(shí)際上，在進(jìn)行空間調(diào)制過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況深入分析現(xiàn)階段進(jìn)行應(yīng)用，保證其可以獲取可變行相位信號(hào)，由此在運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)注重邊帶信號(hào)的穩(wěn)定性，只有保證其穩(wěn)定性才能發(fā)揮出自身的作用，同時(shí)還應(yīng)保證天線輻射載波的穩(wěn)定性，促使其載波與信號(hào)的幅度相適應(yīng)，以滿足運(yùn)行的需求。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，VRB-53D在控制過(guò)程中，主要是利用現(xiàn)階段的幅度負(fù)反饋補(bǔ)償射頻通路中非線性器件，充分發(fā)揮出其功能，經(jīng)由SPA與RPA輸出功率信號(hào)，并在經(jīng)過(guò)π時(shí)產(chǎn)生電阻衰減，以此為基礎(chǔ)輸入射頻功率載波器，轉(zhuǎn)化正反向功率值，變?yōu)闄z測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)模式變化形成告警信號(hào)，最后進(jìn)行信號(hào)反饋。對(duì)于現(xiàn)階段的反饋信號(hào)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行反饋過(guò)程中，主要是根據(jù)現(xiàn)階段的預(yù)算失真算法進(jìn)行應(yīng)用，獲取相關(guān)的失真參數(shù)，改變其幅度控制字，根據(jù)需求調(diào)整動(dòng)態(tài)，對(duì)失真進(jìn)行補(bǔ)償，發(fā)揮出其功能。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，SPA的反饋信號(hào)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要是選擇現(xiàn)階段的DDS進(jìn)行幅度控制，以現(xiàn)有的功率放大校準(zhǔn)其數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)運(yùn)行要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，并進(jìn)行計(jì)算，完成后續(xù)的補(bǔ)償。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，為保證邊帶天線具有均衡性，以此為基礎(chǔ)，優(yōu)化射頻通路的損耗均衡，例如，在應(yīng)用過(guò)程中以一根邊帶天線對(duì)輸出的功率進(jìn)行修正，對(duì)幅度的均衡性進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)修正值進(jìn)行處理，將其數(shù)值進(jìn)行存儲(chǔ)，以促使其發(fā)揮出作用。

3.2 VRB-53D相位控制機(jī)制

對(duì)于現(xiàn)階段的載波信號(hào)來(lái)說(shuō)，其上下邊帶對(duì)于當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行較為重要，因此應(yīng)合理控制其矢量與信號(hào)，保證其在空間中相對(duì)應(yīng)，同時(shí)保證相位關(guān)系合理。實(shí)際上，產(chǎn)生該情況的原因較多，如以實(shí)際為例，現(xiàn)階段存在的誤差主要包括傳輸路徑、天線系統(tǒng)等產(chǎn)生的誤差，并且其內(nèi)容包含的范圍較廣，涉及的內(nèi)容較多常見(jiàn)天線互耦、近場(chǎng)效應(yīng)等，直接造成信號(hào)的相位滯后，產(chǎn)生不良的影響。對(duì)于現(xiàn)階段常見(jiàn)的圓環(huán)陣列天線陣來(lái)說(shuō)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，天線陣效應(yīng)的應(yīng)用，以自身的功能為基礎(chǔ)，將接收點(diǎn)與中心線進(jìn)行垂直處理，并保證其天線輻射信號(hào)的相位相比于中心現(xiàn)上的輻射信號(hào)更為其滯后，誤差在可控的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以滿足現(xiàn)階段的發(fā)展需求。以定相過(guò)程為例，在該過(guò)程中設(shè)計(jì)邊帶相位角度，充分發(fā)揮出角度的優(yōu)勢(shì)，促使載波相位處于靜態(tài)，同時(shí)將下邊帶相位接收的載波控制在最小的范圍內(nèi)，在該背景下將上邊帶的相位控制在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，減少相位誤差。對(duì)于現(xiàn)階段的復(fù)雜信號(hào)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行控制過(guò)程中，應(yīng)將其控制在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況將正弦的信號(hào)進(jìn)行組合，利用補(bǔ)償信號(hào)的優(yōu)勢(shì)控其邊帶信號(hào)的幅度，形成一系列的信號(hào)，完成最終的耦合目的[3]。為達(dá)到最佳的效果，該邊帶天線間距應(yīng)保持在一致?tīng)顟B(tài)，因而在安裝過(guò)程中可以對(duì)其進(jìn)行處理，減少邊帶天線路徑產(chǎn)生的相位誤差，進(jìn)而保證現(xiàn)階段的發(fā)展符合要求。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的傳輸路徑可以分為兩方面，一方面主要是ADS邊帶天線傳輸誤差，而另一方面則是載波天線邊帶天線傳輸誤差。根據(jù)上述的研究分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的VRB-53D與傳統(tǒng)系統(tǒng)存在明顯的不同，不僅僅從理念上創(chuàng)新，靈活應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，以集成化與數(shù)字化為基礎(chǔ)，優(yōu)化自身的發(fā)射結(jié)構(gòu)，為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。另一方面提高了信號(hào)的穩(wěn)定性與精度，積極引入幅度的相位負(fù)反饋可以促使其得到優(yōu)質(zhì)化處理，并利用BITE信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以其技術(shù)優(yōu)勢(shì)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)檢測(cè)，可以為人們提供更加穩(wěn)定的服務(wù)，滿足當(dāng)前發(fā)展的需求。

4? 結(jié)論

綜上所述，新一代的全向信標(biāo)系統(tǒng)VRB-53D從根本上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，將傳統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行革新，將相位控制與信號(hào)的調(diào)制產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)了在芯片中處置，優(yōu)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用更穩(wěn)定的數(shù)字合成方案，保證其精度合理，在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)整體的處理，提升其穩(wěn)定性，減少傳輸誤差，簡(jiǎn)化安裝流程，同時(shí)引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，促使其系統(tǒng)功能得到完善，從整體上提升技術(shù)水平，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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