一种注入式低插损宽带接收通道在线检测方法与流程

1.本发明属于被动雷达宽带接收机在线检测技术领域。


背景技术：

2.随着被动雷达技术水平的发展，对于被动接收机而言，除了将更先进的技术应用于产品设计之外，如何提高系统的可靠性、维修性，即更加方便快捷的判定系统的工作状态，是在产品设计之初需要全面协同考虑的一个设计要点。
3.雷达接收机需要高灵敏度、大动态以及合适的接收通道增益，接收的工作频带越宽，满足设计指标所要求的接收机组成功能单元就越复杂。作为配测功能的注入式在线检测，如何尽可能小的影响接收机自身技术指标，同时具备准确判断接收通道各功能单元工作状态的能力，隔离出最小故障可更换单元，是在线检测技术设计的先决要求。
4.采用辐射射频信号的方式检查接收通道状态，需要增加小的辐射天线，在天线系统结构紧凑的情况下,合适的安装位置和辐射天线大小比较难于选择。同时，辐射方式在测试时会在接收机端引入大量外界的干扰信号，不利于接收机工作状态的准确判别。


技术实现要素：

5.针对上述技术背景中提出的问题，本发明提出了一种注入式低插损宽带接收通道在线检测方法，可以应用于接收机接收通道性能状态的在线检测。
6.为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
7.在接收机射频接收通道中增加宽带自检源、继电器开关和功率检测电路，由显控系统发送接收机自检命令，进行射频接收通道工作状态检测或者接收机工作状态检测，结束检测后发送自检关闭命令，接收机恢复正常工作模式。接收机工作状态检测点为低噪声放大功能单元输出端和变频及中频输出功能单元，其中状态监测包括接收通道的故障检测和状态信息检测反馈。
8.所述的射频接收通道工作状态检测包括：接收机正常工作时，显控系统发送自检命令，控制单元输出继电器开关的控制信号，继电器开关将射频接收通道的输入端射频信号来源从馈线输入切换为宽带自检信号源输入；同时控制单元输出宽带自检信号源的spi控制信号，产生对应频点的射频连续波信号；射频连续波信号经过继电器开关和低噪声放大功能单元，在低噪声放大功能单元输出端功分一路射频信号去功率检测电路并检波输出；主信号送入变频及中频输出功能单元，在中频输出功能单元的输出端耦合一路中频信号去功率检测电路并检波输出；检测电平值反馈给控制单元进行ad采样并换算为功率值；检测功率值显示在射频接收通道的状态信息页面，同时反馈给健康管理功能模块，与预设的功率电平值进行比较，以判断射频接收通道的工作状态正常与否；若判断功率电平值在预设功率电平范围内则系统不示警，若判断功率电平值与预设功率电平相差超过判断门限，则在显控系统状态页面显示工作状态异常；
9.所述的接收机工作状态检测包括：接收机正常工作时，显控系统发送自检命令，控
制单元输出继电器开关的控制信号，继电器开关将射频接收通道的输入端射频信号来源从馈线输入切换为宽带自检信号源输入；同时控制单元输出宽带自检信号源的spi控制信号，产生对应频点的射频调制信号；接收机的信号处理机和数据处理机处理得出输入信号的频率、周期、脉宽参数，显示在分选信号显示页面；同时与设置的宽带自检信号源调制参数进行比较，以判断接收机的工作状态；若处理得出的信号的频率、周期、脉宽参数与设置的调制参数相差在系统允许的误差范围内，则判断为正常，否则将异常状态信息上报。
10.所述的射频接收通道在线检测点设置为，检测点一为低噪声放大功能单元输出端功分一路，检测点二为变频及中频功能单元中频输出端耦合一路。
11.所述的射频接收通道在线检测方式为，检测点一和检测点二的连续波信号在对应的功率检测电路进行检波，输出的检波电平送到控制单元；控制单元将检波电平经ad采样后在fpga里计算电平信号对应的功率值，在显控系统的状态显示页面实时显示。
12.所述的接收机工作状态在线检测方式为，选择自检模式且宽带自检信号源输出射频调制信号时，接收机通过信号处理、数据处理得出输入信号的频率、周期、脉宽参数，与系统预设的自检信号源调制参数比较，判断接收通道的工作状态。
13.进一步的，所述的注入式是通过低插损宽带继电器开关的切换，使接收机输入端通过射频电缆与馈源相连或者与宽带自检信号源相连，
14.进一步的，所述的低插损是指宽带继电器开关的插入损耗在工作频带内不大于1db。
15.进一步的，所述的宽带自检信号源输出频率范围覆盖dc～x波段，跳频步进为50mhz，输出功率值恒定，具备独立的故障反馈功能，输出信号形式为连续波信号和调制信号两种，调制信号的调制参数固定。
16.本发明采用了上述技术方案，具有以下的有益效果：
17.a)注入式在线检测，检测过程中不引入外界干扰，对接收通道的工作状态判断准确；
18.b)采用继电器开关进行切换，插入损耗小，对接收机的噪声系数影响小，且开关切换接收机前端输入信号来源的工作模式，保证了在自检源工作异常时接收机仍可正常工作；
19.c)宽带自检信号源体积小、功耗低、可靠性高、控制方便、有独立的故障反馈；
20.d)在低噪放功能单元和变频及中频功能单元两个节点处设置在线检测点，最高效率的判断接收通道故障点，且引入的配置状态检测电路数量最少。
附图说明
21.图1为本发明注入式宽带接收通道的在线检测原理示意图。
22.其中：1是宽带自检信号源；2是低插损宽带继电器开关；3是低噪声放大功能单元；4是变频及中频功能单元；5是信号处理及数据处理单元；6是控制单元。
具体实施方式
23.现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
24.针对被动雷达接收机在长时间连续工作下需要不定期对接收机的工作状态进行
确认的应用要求，本发明提出了一种注入式宽带接收通道在线检测方法，利用接收机已有的接收通道，手动控制接收通道的工作状态进入在线检测的自检模式，以实现对接收机接收通道工作状态的判断，进而快速有效的定位故障模块以维修更换。本发明实现的对接收通道中与接收机相关联的射频接收通道工作状态在线检测和接收机工作状态在线检测连接示意图如图1所示。通过在接收通道中增加宽带自检信号源、继电器开关、功率检测电路和显示控制终端的状态检测结果显示，实现了被动雷达接收机的状态在线检测。
25.为实现本发明的注入式低插损接收通道在线检测，在接收通道的输入端增加一个宽带自检信号源，其主要功能是产生宽带射频连续波信号或者调制信号，实现对射频接收通道和整个接收机的状态检测，其中宽带自检信号源的输出信号由显控分系统产生不同的spi控制信号控制。被动雷达接收机的实际使用中，需要保证系统噪声系数尽可能小，自检信号通过继电器开关注入式的输入接收通道低噪声放大功能单元这一输入方式，由于继电器开关的低插入损耗，所引入的噪声系数恶化最小。射频接收通道的功率检测电路对连续波射频信号进行检波，输出的电平值送到ad进行采样。根据采样的电平值在fpga中计算得出功率值，与预设的功率值进行比较，可判断出接收通道的增益是否正常。接收机的工作状态检测时，则由宽带自检信号源输出射频调制信号，此时射频通道的功率检测电路对调制信号不进行检测，接收机信号处理单元和数据处理单元对收到的调制信号进行采样和分选处理，结果显示在显控系统的分选结果页面，同时对分选结果的频率、脉宽和重复周期与宽带自检信号源设置值进行对比，超出系统允许的误差范围时则示警。
26.在优选的实现过程中，注入式低插损宽带接收通道在线检测方法通过在显控分系统的操控界面，选择宽带自检信号源打开，工作模式可选为连续波输出或调制信号输出，其中调制信号有六种固定搭配的脉宽和重复周期，输出的频率值在0.1ghz～12ghz范围内，50mhz步进可变。用于打开自检信号源的控制信号同步控制接收通道最前端的继电器开关，使继电器开关将输入信号从馈线输入端切换到宽带自检信号源的输入端，两者之间通过射频电缆连接。该连接方式避免了采用辐射自检信号带来的电磁环境干扰导致的判定不准确性。同时，宽带自检信号源的输出功率在其工作频率范围内始终恒定，且宽带自检信号源本身具有独立的故障反馈功能，即打开宽带自检信号源时若其本身输出功率异常或失锁则会反馈给显控分系统，显示在界面上。宽带自检信号源在不使用自检功能时，通过断电的方式关断，避免由于继电器开关隔离度不够影响接收机小信号接收。
27.被动雷达宽带接收机的中频信号带宽一般在500mhz～1ghz，自检时，将宽带自检信号源输出的频率设定为中频信号带宽中心频率对应的射频频率值。接收机射频接收通道各功能单元的增益范围固定，同时，接收通道中的温度补偿电路可以保证全温工作状态下的增益补偿，因此对于恒定功率输出的自检信号，在每个状态检测点有确定的输出功率检测范围可用于判定工作状态正常与否。当宽带自检信号源输出的为调制信号时，接收机的信号处理单元和输出处理单元将处理得到的信号频率、脉宽和重复周期进行显示，同时与设置宽带自检信号源时选择的频率、脉宽和重复周期的组合进行比较，差值符合系统预设的可接受精度范围时，即判断接收机工作状态正常。
28.结合附图1，本发明优选的实施步骤如下：
29.s1，显控系统发送接收机自检命令，通过千兆网络转为rs-422差分信号，再转换为控制宽带自检信号源的spi控制信号。宽带自检信号源产生控制信号对应的射频信号，输出
为射频连续波信号或固定参数可选的射频调制信号；
30.s2，选择自检模式打开时，继电器开关切换输入信号的来源，从馈线端切换为宽带自检信号源的输出端。选择自检模式关闭时，继电器开关选择输入信号来自馈线；
31.s3，自检信号输出为射频连续波信号时，低噪声放大功能单元输出端功分一路射频信号去功率检测电路并检波输出到控制单元，在变频及中频输出功能单元输出端耦合一路中频信号去功率检测电路并检波输出到控制单元；控制单元计算出检波电平对应的功率电平值，显示在显控系统的状态信息页面，同时与程序中预设的功率电平范围进行比较，判断射频接收通道的工作状态正常与否；
32.s4，自检信号输出为射频调制信号时，通过接收机的信号处理、数据处理得出信号的频率、周期、脉宽参数，程序中与设置的宽带自检信号源调制参数进行比较，差值与系统预设的可接受精度范围进行比较，判断接收通道的工作状态。
33.通过上述设计方法和操作步骤，在实装中验证了本发明对接收通道工作状态的监测有效。
34.以上显示和描述了本发明的基本工作原理、主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还可以有各种变化和改进版本，这些变化和改进版本都落入要求保护的本发明的范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

技术特征：
1.一种注入式低插损宽带接收通道在线检测方法，其特征在于：在接收机射频接收通道中增加宽带自检源、继电器开关和功率检测电路，由显控系统发送接收机自检命令，进行射频接收通道的工作状态检测或者接收机工作状态检测，结束检测后发送自检关闭命令，接收机恢复正常工作模式；其中所述的射频接收通道工作状态检测包括：显控系统发送自检命令，继电器开关将射频接收通道的输入端射频信号来源从馈线输入切换为宽带自检信号源输入，同时宽带自检信号源根据spi控制信号产生对应频点的射频连续波信号；射频连续波信号经过低噪声放大功能单元后，功分一路射频信号去功率检测电路并检波输出，主信号经变频及中频输出功能单元后耦合一路中频信号去功率检测电路并检波输出，检测电平值反馈给控制单元进行ad采样并换算为功率值；检测功率值显示在射频接收通道的状态信息页面，同时反馈给健康管理功能模块，与预设的功率电平值进行比较，以判断射频接收通道的工作状态正常与否；若判断功率电平值在预设功率电平范围内则系统不示警，若判断功率电平值与预设功率电平相差超过判断门限，则在显控系统状态页面显示工作状态异常；所述的接收机工作状态检测包括：显控系统发送自检命令，继电器开关将射频接收通道的输入端射频信号来源从馈线输入切换为宽带自检信号源输入，同时宽带自检信号源根据spi控制信号产生对应频点的射频调制信号，接收机的信号处理机和数据处理机处理得出输入信号的频率、周期、脉宽参数，显示在分选信号显示页面，同时与设置的宽带自检信号源调制参数进行比较，以判断接收机的工作状态；若处理得出的信号的频率、周期、脉宽参数与设置的调制参数相差在系统允许的误差范围内，则判断为正常，否则，将异常状态信息上报。2.根据权利要求1所述的注入式低插损宽带接收通道在线检测方法，其特征在于：通过低插损宽带继电器开关的切换，使接收机输入端通过射频电缆与馈源相连或者与宽带自检信号源相连，宽带继电器开关的插入损耗在工作频带内不大于1db。3.根据权利要求1所述的注入式低插损宽带接收通道在线检测方法，其特征在于：所述宽带自检信号源输出频率范围覆盖dc～x波段，跳频步进为50mhz，输出功率值恒定，具备独立的故障反馈功能，输出信号形式为连续波信号和调制信号两种，调制信号的调制参数固定。4.根据权利要求1所述的注入式低插损宽带接收通道在线检测方法，其特征在于：射频接收通道工作状态在线检测点设置为，低噪声放大功能单元输出端和变频及中频功能单元中频输出端；射频接收通道在线检测方式为，低噪声放大功能单元输出端功分一路信号去功率检测电路，输出检测电平送到控制单元，在变频及中频功能单元中频输出端耦合一路信号去功率检测电路，输出检测电平送到控制单元；ad采样后在fpga里计算电平信号对应的功率值，实时反馈状态信息，完成故障示警和上报。5.根据权利要求1所述的注入式低插损宽带接收通道在线检测方法，其特征在于：接收机工作状态检测方式为，宽带自检信号源输出射频调制信号时，接收机通过信号处理、数据处理得出输入信号的频率、周期、脉宽参数，与系统预设的自检信号源调制参数进行比较。

技术总结
本发明涉及一种注入式低插损宽带接收通道在线检测方法，属于宽带接收机在线检测技术领域。采用注入式的宽带自检信号输入方式，其中宽带自检信号包括连续波信号和调制信号两种信号形式，二种信号通过显控系统操控进行选择，当输入连续波信号时可实现射频接收通道的在线检测，输入调制射频信号时可实现信号处理机和数据处理机工作状态的在线检测，通过检测点实时检测并反馈工作状态信息，完成故障示警和上报，且将故障定位到最小可更换LRU，提升了宽带接收机的测试性和维修性，为系统健康管理提供有力支撑。提供有力支撑。提供有力支撑。


技术研发人员：徐家辉 王佳欣 沈洪飞 张信民
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二四研究所
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/7/31