CN112448759B - 一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输*** - Google Patents

一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***，能够提高发射场遥测信号的光纤中继远程传输质量。该***具体为：摆杆天线捕获箭遥信号进入摆杆链路。摆杆链路由顺次连接的微波合路器、第一微波组件以及第一光发射机组成；全向天线捕获箭遥信号接入全向天线链路，全向天线链路由顺次连接的第二微波组件以及第二光发射机组成。1.8m天线接收链路包括光接收机、微波开关、遥测接收机以及1.8m电线；其中光接收机、遥测接收机以及1.8m电线均连接在微波开关上。摆杆链路、全向天线链路以及1.8m天线接收链路均连接至链路间切换装置，由链路切换装置对各链路进行切换组合。

Description

一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***
技术领域
本发明涉及遥测信号传输技术领域，具体涉及一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***。
背景技术
目前，布设于指定地点的发射场遥测设备，用于以微波通信方式在发射任务中接收来自火箭的箭遥信号，实现对火箭的状态监测。发射任务要求该遥测设备在指定时间区间与任务弧段内对箭遥信号高质量实现无间断接收。由于遥测设备与发射架之间存在部分山体遮挡，不能通视，所以在任务期间某些时间点，可能出现遥测设备接收信号质量较差，严重时出现信号中断。
因此，发射场遥测设备收取任务适应发射架火箭遥测信号传输质量不高，是目前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***，能够提高发射场遥测信号的光纤中继远程传输质量。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***，包括摆杆天线、摆杆链路、全向天线、全向天线链路、1.8米天线、1.8m天线接收链路以及链路切换装置。
摆杆链路包括左旋摆杆链路和右旋摆杆链路。
摆杆天线捕获的箭遥信号包括多路左旋极化形式的箭遥信号和多路右旋极化形式的箭遥信号，其中多路左旋极化形式的箭遥信号接入左旋摆杆链路，多路右旋极化形式的箭遥信号接入右旋摆杆链路。
摆杆链路由微波合路器、第一微波组件、以及第一光发射机组成；其中微波合路器的输出端连接至第一微波组件的输入端，第一微波组件的输出端连接至第一光发射机。
全向天线链路包括左旋全向天线链路和右旋全向天线链路。
全向天线捕获的箭遥信号包括左旋极化形式的箭遥信号和右旋极化形式的箭遥信号，分别对应接入左旋全向天线链路和右旋全向天线链路；
全向天线链路由顺次连接的第二微波组件以及第二光发射机组成。
1.8m天线接收链路包括光接收机、微波开关、遥测接收机以及1.8m电线；其中光接收机、遥测接收机以及1.8m电线均连接在微波开关上。
摆杆链路、全向天线链路以及1.8m天线接收链路均连接至链路切换装置，由链路切换装置对各链路进行切换组合。
进一步地，第一微波组件和第二微波组件结构相同，均包括微波电路和监测电路。
微波电路包括顺次连接的滤波器、步进衰减器、放大器以及功分器。
监测电路包括电流检测电路以及功率检测电路。
摆杆天线接收的箭遥信号经滤波器、步进衰减器以及放大器处理后，得到摆杆输出微波信号，摆杆输出微波信号经功分器分为2路，一路作为第一微波组件的输出信号，另一路输入至功率检测电路。
电流检测电路为AD8211芯片，用于对微波电路进行电流检测。
功率检测电路对输出微波信号进行功率检测，监测第一微波组件的输出功率。
同一摆杆链路中的摆杆天线接收的多路微波信号进入微波合路器，输出信号送入第一微波组件，最后经第一光发射机进行处理后形成适用于光缆进行远距离传输的光信号。
第一光发射机的输出端经摆杆模式光缆连接至接收端链路切换装置。
进一步地，微波组件包括微波电路和监测电路。
微波电路包括顺次连接的滤波器、步进衰减器、放大器以及功分器。
监测电路包括电流检测电路以及功率检测电路。
全向天线接收的箭遥信号经滤波器、步进衰减器以及放大器处理后，得到全向输出微波信号，全向输出微波信号经功分器分为2路，一路作为第二微波组件的输出信号，另一路输入至功率检测电路。
电流检测电路芯片为AD8211，用于对微波电路进行电流检测。
功率检测电路对输出微波信号进行功率检测，监测微波组件的输出功率。
第二微波组件的微波输出信号经第二光发射机转换为光信号。
第二光发射机的输出端经全向模式光缆连接至链路切换装置。
进一步地，链路切换装置为光开关。
有益效果：
本发明所提供的一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***，实现了利用全向天线和摆杆天线与箭遥发射天线的空间对接（极化形式包括左旋极化和右旋极化），进而将接收信号按照极化形式进行合路并调整处理，最后通过光发射机实现光缆传输。同时能够实现摆杆链路、全向天线链路和1.8m天线接收链路间的快捷切换，从而全方位提高了发射场遥测信号的光纤中继远程传输质量，且***设备简洁、轻便，便于部署。
附图说明
图1为本发明所提供的一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***组成结构图。
图2为本发明所提供的一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***中微波组件具体结构图；
图3为本发明实施例提供的监测电路的一种具体实施方式电路图;
图4为本发明实施例提供的监测电路的一种具体实施方式电路中单片机的流程图；
图5为本发明实施例提供的微波合路器结构图；
图6为本发明实施例提供的微波合路器的前面板结构图；
图7为本发明实施例提供的光开关原理图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***，其结构组成如图1所示，包括摆杆天线、摆杆链路、全向天线、全向天线链路、1.8米天线、1.8m天线接收链路以及链路切换装置。
摆杆链路包括左旋摆杆链路和右旋摆杆链路。
摆杆天线捕获的箭遥信号包括多路左旋极化形式的箭遥信号和多路右旋极化形式的箭遥信号，其中多路左旋极化形式的箭遥信号接入左旋摆杆链路，多路右旋极化形式的箭遥信号接入右旋摆杆链路。
摆杆链路由微波合路器、第一微波组件以及第一光发射机组成（即左旋摆杆链路和右旋摆杆链路均为该组成）；其中微波合路器的输出均连接第一微波组件的至输入端，第一微波组件的输出端连接至第一光发射机。如图1所示，左旋摆杆链路中的n个左旋极化形式的箭遥信号均进入左旋摆杆链路的微波合路器进行合路，右旋摆杆链路中的n个右旋极化形式的箭遥信号均进入右旋摆杆链路的微波合路器进行合路。
全向天线链路包括左旋全向天线链路和右旋全向天线链路。
全向天线捕获的箭遥信号包括一路左旋极化形式的箭遥信号和一路右旋极化形式的箭遥信号，分别对应接入左旋全向天线链路和右旋全向天线链路。
全向天线链路由顺次连接的第二微波组件以及第二光发射机组成（即左旋全向天线链路和右旋全向天线链路均为该组成）。
1.8m天线接收链路包括光接收机、微波开关、遥测接收机以及1.8m电线；其中光接收机、遥测接收机以及1.8m电线均连接在微波开关上。
摆杆链路、全向天线链路以及1.8m天线接收链路均连接至链路切换装置，由链路切换装置对各链路进行切换组合。
该***的基本工作模式包括如下三种
（1）摆杆工作模式
由摆杆天线接收箭遥信号并进行前级放大，经微波电缆馈送至微波合路器，合路器的输出经第一微波组件进行信号调理后送第一光发射机，发射机输出的光信号经由摆杆模式光缆传送至遥测设备光接收机解调出遥测信号，送遥测设备进行解调处理。
（2）全向工作模式
由全向天线接收箭遥信号，经微波电缆馈送至第二微波组件进行放大调整后送第二光发射机，发射机输出的光信号经由全向模式光缆传送至遥测设备光接收机解调出遥测信号，送遥测设备进行解调处理。
（3）组合工作模式
一般为摆杆工作模式、全向工作模式及1.8m天线模式的组合。摆杆工作模式、全向工作模式之间的转换将通过光开关进行切换；摆杆工作模式和全向工作模式与1.8m天线模式间的切换将通过微波开关组合切换。
本发明实施例中，微波组件包括微波电路和监测电路，如图2所示。
微波电路包括顺次连接的滤波器、步进衰减器、放大器以及功分器；其中可以采用12V二次电源为步进衰减器和放大器充电。
监测电路包括电流检测电路以及功率检测电路；
摆杆天线接收的箭遥信号经滤波器、步进衰减器以及放大器处理后，得到摆杆输出微波信号，摆杆输出微波信号经功分器分为2路，一路作为第一微波组件的输出信号，另一路输入至功率检测电路；
电流检测电路为AD8211芯片，用于对微波电路进行电流检测；本发明实施例中，电流检测采用AD8211芯片，取样电阻选0.2欧姆。电流检测输出电压约为工作电流的4倍。因此，可检测小于1.2A的电流范围。
功率检测电路对输出微波信号进行功率检测，监测第一微波组件的输出功率；本发明实施例中，功率检测采用AD8313电路，检波电压与检测功率的dB值呈线性关系，检测功率动态60dB。在微波电路中，输出电路使用功分器将微波信号等分为2路，一路为微波组件输出，另一路则用于功率检测，因此，检测功率即为微波组件的输出功率。
本发明实施例中，具体的监测电路如图3所示，单片机采用AT89C51系列，具有A/D通道、GPIO端口和串口，可以完成A/D采集、控制输出及显示接口。
在A/D前端，设置信号调理电路，对检波电压和电流检测电压的幅度进行调整和隔离、驱动。
电流检测采用AD8211芯片，取样电阻选0.2欧姆。电流检测输出电压约为工作电流的4倍。因此，可检测小于1.2A的电流范围。
功率检测采用AD8313电路，检波电压对检测功率的dB值呈线性关系，检测功率动态60dB。在微波电路中，输出电路使用功分器将微波信号等分为2路，一路为微波组件输出，另一路则用于功率检测，因此，检测功率即为微波组件的输出功率。
显示器件选用SO12864-12C（LCM）型液晶模块，液晶显示屏的显示尺寸：16.62mm*30.7mm，可以显示 128 列*64 行点阵单色图片。
液晶显示内容为：
工作电流XXXXmA
输出电平±XXdBm
衰减数值 XX dB
汉字显示未16*16点阵，数组及字母采用16*8点阵。
液晶显示模块的尺寸较小，可以嵌入微波组件的面板上。
液晶显示模块与单片机的IO口直接连接。
单片机系使用内部存储器保存衰减器控制状态参数。在下一次开机时调用存储参数并实施控制，用于在意外断电重启时保持***状态不变。
衰减控制键采用+、-2个按键，用于增加衰减和降低衰减。衰减控制步进1dB，***初始默认为15dB。
单片机程序的处理内容主要为：
（1）单片机启动和初始化。包括对液晶的清屏。
（2）调用控制参数并装订。
（3）采集电流检测电压，转换并显示。
（4）采集功率检测电压，转换并显示。
（5）检测控制键是否按下，并响应。
单片机的基本工作流程如图4所示。
同一摆杆链路中的摆杆天线接收多路微波信号，进入微波合路器进行合路进行合路，合路器的输出信号送入第一微波组件进行信号调理，输出信号经第一光发射机进行调制，将微波信号转换为光信号进入摆杆模式光缆进行进行远距离传输
第一光发射机的输出端经摆杆模式光缆连接至链路切换装置。
本发明实施例中，第二微波组件包括微波电路和监测电路。
微波电路包括顺次连接的滤波器、步进衰减器、放大器以及功分器。
监测电路包括电流检测电路以及功率检测电路。
全向天线接收的箭遥信号经滤波器、步进衰减器以及放大器处理后，得到全向输出微波信号，全向输出微波信号经功分器分为2路，一路作为第二微波组件的输出信号，另一路输入至功率检测电路。
电流检测电路为AD8211芯片，用于对微波电路进行电流检测。
功率检测电路对输出微波信号进行功率检测，监测第二微波组件的输出功率。
第二微波组件的输出信号经第二光发射机进行发射输出。
第二光发射机的输出端经全向模式光缆连接至链路切换装置。
本发明实施例中，链路切换装置为光开关。
本发明实施例中，微波合路器是一个独立的功能单元，完成微波信号的合路输出。其输入信号为3路微波组件输出的RF信号，输出为1路，将送入光发射机的RF入口。
微波合路器的基本结构如图5所示。
2个合路器每通道总衰减小于8dB，驻波小于1.5，带内平坦度优于2dB。
微波合路器组件采用插件结构，为3U高度，宽度8TE。
微波合路器组件的前面板需要安装4个SMA插座，其中3个用于RF输入，1个用于RF合路输出，其结构如图6所示。
本发明实施例中，光发射机选用分布式反馈（DFB）激光发射模块。分布式反馈（DFB）激光发射机能够传输从300MHz到10GHz的RF信号。光发射电路基本构成主要包括激光源、光调制器偏置电路及控制电路等。
光发射机性能指标见表1所示。
表1 DFB激光发射机光/电性能指标表
Figure 576310DEST_PATH_IMAGE001
光发射机典型的1dB压缩点7dBm。
光开关使用最新的硅微型机电***（MEMS）的微型镜技术实现光路转换，其主要性能如表2所示。光开关电原理图如图7所示。
表2光开关光/电性能指标表
Figure 913751DEST_PATH_IMAGE002
本发明实施例中天线均采用S波段天线天线工作在S波段，技术指标见表3所示。
表3微波天线性能指标
Figure 121003DEST_PATH_IMAGE003
考虑到环境复杂，铺设困难，选用柔软型电缆。且最高工作频率3GHz，所以电缆线径可以小一些，使电缆更轻便。
通过调研，选择编织带屏蔽层电缆，介质采用发泡结构，仍可获得低损耗特性。其基本尺寸和特性如表4、表5所示。
表4柔软低损耗电缆主要特性
Figure 252907DEST_PATH_IMAGE004
表5柔软低损耗电缆损耗特性
Figure 44146DEST_PATH_IMAGE005
电缆接头为N型连接器为特性阻抗50Ω的软射频同轴连接器。适用的频率范围为0~6GHz，用于中小功率的软电缆同轴电缆连接器。这是室内分布中应用最为广泛的一种连接器，具备良好的力学性能，可以配合大部分的馈线使用。其主要性能如表6所示。
表6 N型连接器主要技术特性
Figure 185277DEST_PATH_IMAGE006
电缆组件指标如表7所示。
表7电缆组件特性
Figure 479992DEST_PATH_IMAGE007
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种发射场箭遥信号光纤中继远程传输***，其特征在于，包括摆杆天线、摆杆链路、全向天线、全向天线链路、1.8m天线、1.8m天线接收链路以及链路切换装置；
所述摆杆链路包括左旋摆杆链路和右旋摆杆链路；
所述摆杆天线捕获的箭遥信号包括多路左旋极化形式的箭遥信号和多路右旋极化形式的箭遥信号，其中多路左旋极化形式的箭遥信号接入所述左旋摆杆链路，多路右旋极化形式的箭遥信号接入所述右旋摆杆链路；
所述左旋摆杆链路和所述右旋摆杆链路均由微波合路器、第一微波组件以及第一光发射机组成；其中微波合路器的输出端连接至所述第一微波组件的输入端，所述第一微波组件的输出端连接至所述第一光发射机；
所述全向天线链路包括左旋全向天线链路和右旋全向天线链路；
所述全向天线捕获的箭遥信号包括左旋极化形式的箭遥信号和右旋极化形式的箭遥信号，分别对应接入左旋全向天线链路和右旋全向天线链路；
所述左旋全向天线链路和所述右旋全向天线链路均由顺次连接的第二微波组件以及第二光发射机组成；
所述1.8m天线接收链路包括光接收机、微波开关、遥测接收机以及1.8m天线；其中光接收机、遥测接收机以及1.8m天线均连接在所述微波开关上；
摆杆链路、全向天线链路以及1.8m天线接收链路均连接至链路切换装置，由所述链路切换装置对各链路进行切换组合；
所述第一微波组件包括微波电路和监测电路；
所述微波电路包括顺次连接的滤波器、步进衰减器、放大器以及功分器；
所述监测电路包括电流检测电路以及功率检测电路；
所述摆杆天线接收的箭遥信号经滤波器、步进衰减器以及放大器处理后，得到摆杆输出微波信号，所述摆杆输出微波信号经所述功分器分为2路，一路作为所述第一微波组件的输出信号，另一路输入至所述功率检测电路；
所述电流检测电路为AD8211芯片，用于对所述微波电路进行电流检测；
所述功率检测电路对所述摆杆输出微波信号进行功率检测，监测所述第一微波组件的输出功率；
同一摆杆链路中的摆杆天线接收的多路微波信号进入所述微波合路器，输出信号送入所述第一微波组件，最后经第一光发射机进行处理后形成适用于光缆进行远距离传输的光信号；
所述第一光发射机的输出端经摆杆光缆连接至所述链路切换装置；
所述第二微波组件包括微波电路和监测电路；
所述微波电路包括顺次连接的滤波器、步进衰减器、放大器以及功分器；
所述监测电路包括电流检测电路以及功率检测电路；
所述全向天线接收的箭遥信号经滤波器、步进衰减器以及放大器处理后，得到全向输出微波信号，所述全向输出微波信号经所述功分器分为2路，一路作为所述第二微波组件的输出信号，另一路输入至所述功率检测电路；
所述电流检测电路芯片为AD8211，用于对所述微波电路进行电流检测；
所述功率检测电路对所述全向输出微波信号进行功率检测，监测所述第二微波组件的输出功率；
第二微波组件的微波输出信号经所述第二光发射机转换为光信号；
所述第二光发射机的输出端经全向模式光缆连接至所述链路切换装置。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述链路切换装置为光开关。
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