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    基于DG5252塔康信标模拟信号发生器的设计与实现

    时间：2023-02-24 20:51:04来源：百花范文网本文已影响人

    杜毅鹏，张晓肖

    基于DG5252塔康信标模拟信号发生器的设计与实现

    杜毅鹏，张晓肖

    （中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）

    为了解决传统塔康模拟设备存在造价昂贵、无法通过软件在线升级等缺陷，设计基于DG5252塔康信标模拟信号发生器。通过上位机软件与DG5252进行数据交互，模拟塔康模拟设备部分功能。经测试，该塔康信标模拟信号发生器模拟效果良好，具有较强的使用价值。

    塔康模拟设备；
    DG5252；
    信号发生器

    塔康（Tatical Air Navigation System，TACAN）又名航空近程导航系统，是航空最主要的导航设备之一。塔康由塔康信标（地面设备）和机载设备组成，为以塔康信标为中心、为半径350～500 km范围内的机载设备提供导航服务[1]。

    塔康模拟设备能够模拟塔康信标信号，用于测试塔康机载设备的性能和指标。由于传统塔康模拟设备存在造价昂贵、无法通过软件在线升级等缺陷，往往在实际使用中存在诸多不便。一种新型的塔康信标模拟信号发生器应运而生，它利用DG5252任意波形发生器波形设计灵活、可在线升级的特点，能够便捷、高效地完成塔康信标信号的模拟。

    DG5252集任意波形发生器、脉冲发生器、IQ基带源/中频源功能于一身，采用DDS数字频率合成技术，可生成双路稳定、低失真的输出信号。同时，DG5252支持AM（幅度）、PM（脉冲）调制，支持触发输入/输出，支持128 Mpts任意波输出，支持串口远程控制，适合用于各类信号模拟。

    塔康信标模拟信号发生器总体框架如图1所示，它由一台计算机、两台DG5252设备和信号合路器组成。控制计算机通过串口发送指令打开两台DG5252设备，并向第一台DG5252设备发送模拟方位、模拟距离、工作模式等控制参数，向第二台DG5252设备发送70 MHz载频参数。第一台DG5252设备接收到控制参数和询问信号后，输出模拟方位信号和模拟应答信号发送至第二台DG5252设备，第二台DG5252设备将收到的两路信号载频至70 MHz中频输出，经过信号合路器合成模拟信号发送至机载设备。机载设备解算出方位、距离信息显示至计算机。

    图1 塔康信标模拟信号发生器总体框架

    塔康信号采用AM和PM两种调制方式[2-4]。塔康信号AM调制包络函数表达式如式（1）所示：

    塔康信号PM调制即脉冲序列设计[5-6]，其中包括主基准群、辅基准群、填充脉冲、应答脉冲设计（非识别状态）。脉冲序列最小设计单元为单脉冲和脉冲对，单脉冲数学表达式如式（2）所示，脉冲对如式（3）所示：

    2.1 方位基带信号模拟

    工作模式下方位基带信号模拟图如图2所示，它由设计好的塔康脉冲序列经过AM调制后生成波形。改变方位值，塔康AM调制包络的相位也随之改变，将生成波形所有点的幅度以任意波的格式输入至DG5252中，即可实现塔康方位基带信号的模拟。可以看出，设计塔康脉冲序列，是方位信号模拟的关键。

    图2 X工作模式方位基带信号模拟图

    塔康脉冲序列包括：主基准群、辅基准群、随机脉冲三部分。模式下，塔康脉冲序列设计的最小单元为脉冲对；
    模式下，主基准群、辅基准群设计的最小单元为单脉冲；
    随机脉冲设计的最小单元恒为脉冲对。

    2.2 距离应答信号模拟

    距离应答信号模拟图如图3所示，距离应答信号即高斯脉冲对。计算机生成高斯脉冲对后，将脉冲对所有点的幅度以任意波的格式输入至DG5252中，同时设置好DG5252外部触发延时时间（距离模拟值）、触发方式等系统参数，即可实现距离应答信号的模拟。

    图3 距离应答信号模拟设计图

    启动塔康信标模拟信号发生器，分别设置模拟方位、模拟距离、调制度、工作模式等工作参数，同时将合路器输出的塔康信标模拟信号连接至示波器中，观察波形变化情况，如图4所示。

    可以看出，塔康信标模拟信号发生器可输出主基准群、辅基准群、应答脉冲以及随机脉冲波形，实现对不同方位、不同距离下塔康信标信号的模拟。

    图4 塔康中频模拟信号波形图

    在基于DG5252塔康地面模拟信号发生器的设计中，采用上位机软件与DG5252设备进行联合开发，可实现对塔康信标信号的模拟。和传统的塔康模拟设备相比，其优点为造价成本低，可在线升级。

    [1] 李朝阳，张天伟，郑志聪. 软件化塔康信标模拟系统的设计[J]. 计算机测量与控制，2017（07）.

    [2] 缪国锋，董建涛，刘磊. 地面塔康信号设备模拟器的设计[J]. 电子科学技术，2014（01）.

    [3] 王海青，王岩，杨广双. 塔康仿真系统的设计[J]. 飞机设计，2013（02）.

    [4] 刘齐. 塔康信标模拟器软硬件系统设计与实现[D]. 成都：电子科技大学，2018.

    [5] 刁望. 基于FPGA和QUD的塔康信号发生系统设计与实现[D]. 成都：电子科技大学，2017.

    [6] 姚文臣. 某型塔康地面台模拟技术研究[D]. 郑州：郑州大学，2011.

    Design and Implementation of Tacan Beacon Analog Signal Generator Based on DG5252

    DU Yipeng, ZHANG Xiaoxiao

    In order to solve the defects of traditional Tacan simulation equipment, such as high cost and unable to be upgraded online by software, a Tacan beacon analog signal generator based on DG5252 was designed. Data interaction between PC software and DG5252 is carried out to simulate some functions of Tacan simulation equipment. The test results show that the Tacan beacon analog signal generator has good simulation effect and strong application value.

    Tacan Simulation Equipment; DG5252; Signal Generator

    TN95

    A

    1674-7976-(2022)-06-458-03

    2022-04-24。

    杜毅鹏（1993.12—），陕西西安人，硕士研究生，工程师，主要研究方向为无线电导航。

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