CN116032302B - 一种小型化机载防撞零中频接收通道模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型化机载防撞零中频接收通道模块，涉及电子通信领域，本发明由限幅器、滤波器、低噪声放大器、功分器、衰减器、检波器、运算放大器、模数转换器和数字信号处理器等组成，功分器将输入的信号分配并连接到两个带通滤波器，模数转换器将转换后的数字信号送入数字信号处理器进行解调处理，并输出解调后的TCAS/ADS‑B的数据到后级模块。本发明的目的在于解决现有空中交通告警与防撞***接收机接收通道模块存在的体积大、难以模块化集成和***复杂的问题，用于实现小型化、轻量化且可模块配置的接收通道模块的设计。
Description
技术领域
本发明涉及电子通信技术领域，特别是涉及一种小型化机载防撞零中频接收通道模块。
背景技术
机载防撞***，是一种不依赖于地面空中交通管制***而为飞机提供防撞保护的机载设备，可以提醒机组对附近飞行的飞机实施警告，发出咨询信息，以便引导机组目视观察或根据“行动咨询”指引或飞行员自主采用“高度差”的方式进行垂直飞机机动以避免潜在的碰撞，是提高飞机飞行安全的重要机载设备之一。接收通道模块是空中交通预警和防撞***内部接收机的一部分。接收机可根据不同使用场景使用不同数量的天线，每个天线对应一个接收通道。因此可模块化使用多个接收通道模块组合完成不同场景下的接收机。
对于机载***，重量和体积往往是非常重要的指标，对飞行载荷有很大影响。特别是无人机应用的逐渐成熟，未来将覆盖社会应用的方方面面。部分无人机应用中，防撞***采用了机载防撞***。而无人机对重量和体积的要求更加严苛，因此小型化、轻量化成了重要的发展方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型化机载防撞零中频接收通道模块，具有小型化、轻量化且可模块配置的特点，能够解决现有机载防撞***中接收机接收通道模块的体积大、电路复杂、使用不便的问题，提供了一种小型化、轻量化且可模块配置的接收通道模块。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供的小型化机载防撞零中频接收通道模块，包括：接收通道，所述接收通道的输入端顺次串接限幅器、第一滤波器、第一放大器和功分器，所述功分器用于将输入的信号分配到第二滤波器和第三滤波器；
所述第二滤波器后依次串接第二放大器、第一衰减器、检波器、第四放大器和第一模数转换器；
所述第三滤波器后依次串接第三放大器和第二衰减器；所述第二衰减器的输出连接到零中频混频器的输入端；所述零中频混频器的本振端连接本振源，所述零中频混频器的输出端连接到第四滤波器的输入端，所述第四滤波器的输出端连接到第二模数转换器的输入端；
所述第一模数转换器将转换后的数字信号送入数字信号处理器进行解调处理，并输出解调后的TCAS/ADS-B的数据到后级模块；
所述第二模数转换器将转换后的数字信号送入所述数字信号处理器进行解调处理，并输出解调后空管询问数据到所述后级模块。
进一步的，所述第一放大器为低噪声放大器，所述第四放大器为运算放大器；
所述第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器为带通滤波器；
所述第四滤波器为低通滤波器；
所述第一衰减器和所述第二衰减器为固定衰减器或数控衰减器。
进一步的，所述第二滤波器和所述第三滤波器的3dB带宽均为8MHz～10MHz。
进一步的，所述本振源的工作频率为1030MHz±0.2MHz。
进一步的，所述第一模数转换器和所述第二模数转换器的无杂散动态范围大于72dB。
进一步的，所述检波器的类型是对数检波器。
进一步的，所述数字信号处理器为FPGA或DSP。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的小型化机载防撞零中频接收通道模块，包括接收通道，该接收通道的输入端顺次串接限幅器、第一滤波器、第一放大器和功分器，功分器用于将输入的信号分配到第二滤波器和第三滤波器；第二滤波器后依次串接第二放大器、第一衰减器、检波器、第四放大器和第一模数转换器；第三滤波器后依次串接第三放大器和第二衰减器；第二衰减器的输出连接到零中频混频器的输入端；零中频混频器的本振端连接本振源，零中频混频器的输出端连接到第四滤波器的输入端，第四滤波器的输出端连接到第二模数转换器的输入端；第一模数转换器将转换后的数字信号送入数字信号处理器进行解调处理，并输出解调后的TCAS/ADS-B的数据到后级模块；第二模数转换器将转换后的数字信号送入所述数字信号处理器进行解调处理，并输出解调后空管询问数据到所述后级模块。本发明集成度高，体积小，重量小，大部分功能单元可集成于一颗芯片中，使用起来灵活便捷。本发明还去除了低中频变频方案中的本振和滤波电路，降低了重量，降低了电路的复杂程度。本发明的接收通道接收功能完整，可选择接收不同的信号，模块化程度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据该附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的小型化机载防撞零中频接收通道模块的电路原理图。
附图标记说明：LIM1-限幅器、BPF1-第一滤波器、BPF2-第二滤波器、BPF3-第三滤波器、DMIX1-零中频混频器、LO1-本振源、U1-数字信号处理器、LNA1-第一放大器、AMP1-第二放大器、AMP2-第三放大器、OPAMP1-第四放大器、PS1-功分器、ATT1-衰减器、ADC1-第一模数转换器、ADC2-第二模数转换器、DET1-检波器、ATT1-第一衰减器、ATT2-第二衰减器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的的目的是提供一种小型化机载防撞零中频接收通道模块，具有小型化、轻量化且可模块配置的特点，能够解决现有机载防撞***中接收机接收通道模块的体积大、电路复杂、使用不便的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供的小型化机载防撞零中频接收通道模块，包括接收通道，该接收通道输入端顺次串接限幅器LIM1、第一滤波器BPF1、第一放大器LNA1和功分器PS1，功分器PS1将输入的信号分配成两部分，一部分连接到第二滤波器BPF2，另一部分连接到第三滤波器BPF3。第二滤波器BPF2后依次串接第二放大器AMP1、第一衰减器ATT1、检波器DET1、第四放大器OPAMP1和第一模数转换器ADC1。第一模数转换器ADC1转换后的数字信号送入数字信号处理器U1(FPGA或DSP)进行解调处理，并输出解调后的TCAS/ADS-B的数据到后级模块。第三滤波器BPF3后依次串接第三放大器AMP2和第二衰减器ATT2。第二衰减器ATT2的输出连接到零中频混频器DMIX1的输入端。零中频混频器DMIX1的本振端连接本振源LO1，零中频混频器DMIX1的输出端连接到第四滤波器LPF1的输入端，第四滤波器LPF1的输出端连接到模数转换器ADC2的输入端。第二模数转换器ADC2转换后的数字信号送入数字信号处理器U1(FPGA或DSP)进行解调处理，并输出解调后空管询问数据到后级模块。
本实施例中，第一放大器LNA1为低噪声放大器，用于降低整体电路的噪声系数，同时提供增益；第四放大器OPAMP1为运算放大器，用于调整检波信号的幅值，使在整个输入动态范围内均满足ADC1的最佳输入范围，提高动态范围；本实施例中，第二放大器AMP1和第三放大器AMP2可以是驱动放大器或低噪声放大器。
本实施例中，第一滤波器BPF1、第二滤波器BPF2和第三滤波器BPF3均为带通滤波器。其中，第一滤波器BPF1用于滤除输入带外杂散干扰信号，防止杂散信号漏到下一级，同时防止LNA1被杂散信号驱动饱和。第二滤波器BPF2用于滤除1030MHz和其他杂散信号，同时对信号带宽进行限制，降低噪声幅度，提高灵敏度。第三滤波器BPF3用于滤除1030MHz和其他杂散信号，同时对信号带宽进行限制，降低噪声幅度，提高灵敏度。
所述第四滤波器LPF1为低通滤波器，用于滤除零中频变频后的高频分量，提高输入给ADC2信号的信噪比。
所述第一衰减器ATT1和所述第二衰减器ATT2为固定衰减器或数控衰减器，使用数控衰减器可以动态调整所在之路电路的增益，使用固定衰减器可以调整增益的同时调节前后级匹配。
本实施例中，第二滤波器BPF2和第三滤波器BPF3的3dB带宽为8MHz～10MHz，本振源工作频率为1030MHz±0.2MHz，第一模数转换器ADC1和第二模数转换器ADC2的无杂散动态范围大于72dB，检波器DET1采用对数检波器。
本实施例中，TCAS/ADS-B信号调试方式均是ASK，所以可以直接通过检波的方式来获取包络信号，将包络信号送ADC转换成数字数据后，就可以进行解调。本身实施例采用射频直接检波的方式，相比下变频到中频的方式，可以减小所需滤波器体积，同时不再需要下变频所需要的本振信号和混频电路，降低电路复杂度和体积。
本实施例的空管询问信号S模式使用DPSK调制，因此不能直接检波解调，变频到零中频后，滤波只需要采用低通滤波器。采用零中频解调方式，相比下变频到中频的带通滤波器滤波方式，简化了中频滤波器的设计，节省了面积，同时提高了镜频抑制度。零中频方案相比中频方式，易于集成到单芯片中完成，只需外置低通滤波器即可。而且低通滤波器可以使用数控方式，灵活调整3dB带宽，能够给***调试优化带来极大方便。
在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本发明的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等均是广义含义，本领域技术人员应作广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是活动连接，或整体地连接，或局部地连接，可以是机械连接，也可以是电性连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通等，对于本领域的技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，即，文字语言的表达与实际技术的实施可以灵活对应，本发明的说明书的文字语言(包括附图)的表达不构成对权利要求的任何单一的限制性解释。
本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。在以上描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的技术，例如具体的施工细节，作业条件和其他的技术条件等。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种小型化机载防撞零中频接收通道模块，其特征在于，包括：接收通道，所述接收通道的输入端顺次串接限幅器、第一滤波器、第一放大器和功分器，所述功分器用于将输入的信号分配到第二滤波器和第三滤波器；
所述第二滤波器后依次串接第二放大器、第一衰减器、检波器、第四放大器和第一模数转换器；
所述第三滤波器后依次串接第三放大器和第二衰减器；所述第二衰减器的输出连接到零中频混频器的输入端；所述零中频混频器的本振端连接本振源，所述零中频混频器的输出端连接到第四滤波器的输入端，所述第四滤波器的输出端连接到第二模数转换器的输入端；
所述第一模数转换器将转换后的数字信号送入数字信号处理器进行解调处理，并输出解调后的TCAS/ADS-B的数据到后级模块；
所述第二模数转换器将转换后的数字信号送入所述数字信号处理器进行解调处理，并输出解调后空管询问数据到所述后级模块；
所述第一放大器为低噪声放大器，所述第四放大器为运算放大器，所述第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器为带通滤波器，所述第四滤波器为低通滤波器。
2.根据权利要求1所述的小型化机载防撞零中频接收通道模块，其特征在于，
所述第一衰减器和所述第二衰减器为固定衰减器或数控衰减器。
3.根据权利要求1所述的小型化机载防撞零中频接收通道模块，其特征在于，所述第二滤波器和所述第三滤波器的3dB带宽均为8MHz～10MHz。
4.根据权利要求1所述的小型化机载防撞零中频接收通道模块，其特征在于，所述本振源的工作频率为1030MHz±0.2MHz。
5.根据权利要求1所述的小型化机载防撞零中频接收通道模块，其特征在于，所述第一模数转换器和所述第二模数转换器的无杂散动态范围大于72dB。
6.根据权利要求1所述的小型化机载防撞零中频接收通道模块，其特征在于，所述检波器的类型是对数检波器。
7.根据权利要求1所述的小型化机载防撞零中频接收通道模块，其特征在于，所述数字信号处理器为FPGA或DSP。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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