專(zhuān)利名稱(chēng)：一種acas和xpdr射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空中交通管制領(lǐng)域，尤其涉及一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
ACASCAirborne Collision Avoidance System)稱(chēng)為機(jī)載防撞系統(tǒng)，TCAS(TrafficAlert and Collision Avoidance System)稱(chēng)為空中交通告警和防撞系統(tǒng),前者名稱(chēng)是由歐洲航行安全局(EUROCONTROL)定義，后者由美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)定義，兩種名稱(chēng)的系統(tǒng)含義、組成和功能都是一致的。ACAS基于航管二次雷達(dá)的工作原理，由ACAS的詢(xún)問(wèn)發(fā)射機(jī)對(duì)空中目標(biāo)飛機(jī)進(jìn)行 前、后、左、右四個(gè)區(qū)域進(jìn)行掃描詢(xún)問(wèn)，附近裝有應(yīng)答機(jī)(S模式/ATCRBS應(yīng)答機(jī))的飛機(jī)(目標(biāo)機(jī))，就會(huì)做出應(yīng)答。ACAS接收應(yīng)答信號(hào)后，便可以計(jì)算出相對(duì)距離、高度、方位、遭遇時(shí)間和升降速度，當(dāng)出現(xiàn)潛在沖突時(shí)，向駕駛員提供警告信息和處置建議，從而避免與空域其他飛機(jī)相撞危險(xiǎn)的發(fā)生。應(yīng)答機(jī)(Transponder XPDR)是一種空中交通管制二次雷達(dá)系統(tǒng)接收發(fā)射設(shè)備，它可以對(duì)模式A、C和模式S的詢(xún)問(wèn)進(jìn)行應(yīng)答。XPDR根據(jù)收到的地面雷達(dá)或空中飛機(jī)詢(xún)問(wèn)信息類(lèi)型進(jìn)行應(yīng)答一組確認(rèn)信息。從XPDR獲得的應(yīng)答信息可以在空中交通管制系統(tǒng)中顯示相應(yīng)飛機(jī)的身份(代碼)、高度、位置信息。XPDR的S模式數(shù)據(jù)鏈可以用于兩架裝備ACAS飛機(jī)間進(jìn)行傳送ACAS相關(guān)信息。ACAS工作頻率為發(fā)射1030MHZ，接收1090MHZ ；XPDR工作頻率發(fā)射1090MHZ，接收1030MHZ。傳統(tǒng)機(jī)載ACAS和XPDR系統(tǒng)都有各自的射頻收發(fā)機(jī)和天線，因此，每架飛機(jī)可能安裝一組ACAS上、下定向天線和一組XPDR上、下全向天線，上天線安裝在飛機(jī)機(jī)身上面，下天線安裝在飛機(jī)機(jī)身下面，每個(gè)天線都需要各個(gè)獨(dú)立射頻電纜相連接，ACAS的兩個(gè)定向天線和XPDR的兩個(gè)全向天線為無(wú)源天線，即內(nèi)部無(wú)低頻信號(hào)。傳統(tǒng)機(jī)載ACAS和XPDR系統(tǒng)射頻組成及連接關(guān)系如圖I所示。ACAS上定向天線和下定向天線分別通過(guò)四根射頻電纜連接到ACAS射頻收發(fā)單元，它包含ACAS天線通道切換開(kāi)關(guān)、ACAS發(fā)射機(jī)和ACAS接收機(jī)(其包含4個(gè)接收分機(jī))。XPDR上全向天線和下全向天線分別通過(guò)兩根射頻電纜連接到XPDR射頻收發(fā)單元，它包含XPDR天線通道切換開(kāi)關(guān)、XPDR發(fā)射機(jī)和XPDR接收機(jī)(其包含2個(gè)接收分機(jī))。ACAS射頻收發(fā)單元與XPDR射頻收發(fā)單元之間通過(guò)閉鎖信號(hào)進(jìn)行連接，閉鎖信號(hào)使ACAS和XPDR收發(fā)單元在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行互斥，即ACAS在發(fā)射時(shí)禁止XPDR接收與發(fā)射或XPDR發(fā)射時(shí)禁止ACAS接收與發(fā)射；同時(shí)，該信號(hào)還使ACAS、XPDR設(shè)備與飛機(jī)上同頻段設(shè)備進(jìn)行閉鎖。傳統(tǒng)分離的ACAS和XPDR系統(tǒng)需要四個(gè)天線、各自的射頻電纜、發(fā)射機(jī)和天線通道切換開(kāi)關(guān)，這種分離的射頻形式導(dǎo)致系統(tǒng)重量重、體積大、功耗高、成本高。隨著航空電子系統(tǒng)綜合模塊化(IMA)的發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)分離的ACAS和XPDR系統(tǒng)缺點(diǎn)也越來(lái)越明顯，通過(guò)ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)不但可以大大改進(jìn)原缺點(diǎn)，而且還滿(mǎn)足航空電子系統(tǒng)綜合模塊化(IMA)的發(fā)展趨勢(shì)，并提高了 ACAS和XPDR射頻的可靠性與穩(wěn)定性。ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)組成框圖如圖2所示，它共用一個(gè)天線通道切換開(kāi)關(guān)連接ACAS接收機(jī)、ACAS/XPDR 一體發(fā)射機(jī)和XPDR接收機(jī)到兩個(gè)定向天線。因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)載ACAS和XPDR系統(tǒng)協(xié)同工作時(shí)，兩者發(fā)射都是主動(dòng)且相互閉鎖，兩者僅是頻率和功率不同，因此一個(gè)單獨(dú)綜合設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)可以滿(mǎn)足兩者發(fā)射需求。由于ACAS和XPDR是實(shí)時(shí)接收工作，而且兩者接收頻率不同，為了滿(mǎn)足ACAS和XPDR接收的實(shí)時(shí)性要求，它們分別擁有獨(dú)自的接收機(jī)。傳統(tǒng)ACAS發(fā)射和接收是定向的，XPDR發(fā)射和接收是全向的。在綜合化設(shè)計(jì)中，ACAS和XPDR共用定向天線，可以實(shí)現(xiàn)天線口徑統(tǒng)一，ACAS發(fā)射和接收特性與傳統(tǒng)系統(tǒng)相同；對(duì)于XPDR系統(tǒng)，需要由定向天線來(lái)滿(mǎn)足XPDR發(fā)射信號(hào)在空間的全向輻射要求，同時(shí)利用上下定向天線的四個(gè)通道定向接收實(shí)現(xiàn)XPDR接收；因傳統(tǒng)XPDR全向接收時(shí)，通過(guò)比較上下全向天線的兩個(gè)接收分機(jī)收到的全向信號(hào)的幅度強(qiáng)度來(lái)判斷是接收信號(hào)是來(lái)自上天線 或下天線為主，然后根據(jù)接收到的信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)上或下天線的應(yīng)答；對(duì)XPDR通過(guò)上下兩個(gè)定向天線多個(gè)通道接收到定向信號(hào)而言，同樣可以通過(guò)比較接收分機(jī)從多個(gè)通道接收的信號(hào)的幅度強(qiáng)度來(lái)判斷上天線或下天線后選擇對(duì)應(yīng)天線進(jìn)行應(yīng)答，因此，XPDR的定向接收與全向接收等效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決傳統(tǒng)ACAS和XPDR系統(tǒng)射頻分離設(shè)計(jì)存在的缺點(diǎn)，提供一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)方法在工程上容易實(shí)施。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括上定向天線、下定向天線、天線通道切換開(kāi)關(guān)、ACAS接收機(jī)、XPDR接收機(jī)、射頻電纜和發(fā)射機(jī)，所述的發(fā)射機(jī)為ACAS/XPDR—體發(fā)射機(jī)；上定向天線、下定向天線分別通過(guò)射頻電纜連接天線通道切換開(kāi)關(guān)，天線通道切換開(kāi)關(guān)再分別連接ACAS接收機(jī)、XPDR接收機(jī)和ACAS/XPDR —體發(fā)射機(jī)；
上定向天線、下定向天線形成對(duì)ACAS 1030MHZ詢(xún)問(wèn)信號(hào)在空間定向輻射和XPDR1090MHZ應(yīng)答信號(hào)在空間的全向輻射，同時(shí)完成對(duì)空間ACAS和XPDR的接收信號(hào)的實(shí)時(shí)定向接收；
ACAS/XPDR 一體發(fā)射機(jī)發(fā)射ACAS的1030MHZ和XPDR的1090MHZ兩種信號(hào)；
天線通道切換開(kāi)關(guān)根據(jù)系統(tǒng)工作要求實(shí)時(shí)控制射頻信號(hào)的發(fā)射和接收;ACAS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)上定向天線或下定向天線的1090MHZ信號(hào)的實(shí)時(shí)接收；
XPDR接收機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)上定向天線和下定向天線的1030MHZ信號(hào)的實(shí)時(shí)接收。作為優(yōu)選上定向天線、下定向天線分別包括天線波束形成網(wǎng)絡(luò)、四路分配器、單極陣子、射頻端子，上定向天線、下定向天線可以選擇天線內(nèi)部的四個(gè)射頻端子中任何一個(gè)作為XPDR的1090MHZ發(fā)射信號(hào)進(jìn)入端口，并根據(jù)XPDR的1090MHZ發(fā)射信號(hào)進(jìn)入端口的不同，天線內(nèi)部開(kāi)關(guān)和四路分配器連接到對(duì)應(yīng)的進(jìn)入端口。作為優(yōu)選天線通道切換開(kāi)關(guān)包括分集開(kāi)關(guān)、收發(fā)開(kāi)關(guān)、ACAS發(fā)射選擇開(kāi)關(guān)、放大器、功分器和濾波器。
作為優(yōu)選ACAS信號(hào)依次經(jīng)過(guò)放大器、功分器、濾波器后輸出給ACAS接收機(jī)；XPDR信號(hào)依次經(jīng)過(guò)放大器、功分器、濾波器后輸出給XPDR接收機(jī)。作為優(yōu)選所述的ACAS接收機(jī)包括4個(gè)不同方向的ACAS接收分機(jī)，所述的XPDR接收機(jī)包括4個(gè)不同方向的上天線接收分機(jī)和4個(gè)不同方向的下天線接收分機(jī)。作為優(yōu)選所述的射頻電纜為8根且等長(zhǎng)同頻同相；所述的分集開(kāi)關(guān)包括4個(gè)ACAS發(fā)射分集開(kāi)關(guān)和I個(gè)XPDR發(fā)射分集開(kāi)關(guān)，收發(fā)開(kāi)關(guān)有8個(gè)。作為優(yōu)選所述的單極陣子有4個(gè)，4個(gè)單極陣子分別連接4個(gè)開(kāi)關(guān)，即Kl、K2、K3、Κ4，4個(gè)開(kāi)關(guān)再分別連接I個(gè)四路分配器和I個(gè)天線波束形成網(wǎng)絡(luò)，四路分配器和天線波束形成網(wǎng)絡(luò)再連接第五個(gè)開(kāi)關(guān)即Κ0，KO再與天線通道切換開(kāi)關(guān)連通。作為優(yōu)選接收信號(hào)從上、下定向天線經(jīng)射頻電纜傳輸?shù)教炀€通道切換開(kāi)關(guān)后，再通過(guò)功分器實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)實(shí)時(shí)流向ACAS接收機(jī)和XPDR接收機(jī)，同時(shí)天線通道切換開(kāi)關(guān)網(wǎng) 絡(luò)的放大器、功分器進(jìn)行比例匹配，保障信號(hào)從天線端子到接收機(jī)端功率一致。作為優(yōu)選XPDR信號(hào)依次經(jīng)過(guò)放大器、功分器、濾波器后，再通過(guò)合成器把四路XPDR信號(hào)合成一路并輸出給XPDR接收機(jī)。作為優(yōu)選所述的XPDR接收機(jī)包括一個(gè)上天線接收分機(jī)和一個(gè)下天線接收分機(jī) 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比的優(yōu)點(diǎn)在于一種ACAS和XPDR射頻綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)分
離的ACAS和XPDR射頻收發(fā)系統(tǒng)，并滿(mǎn)足ACAS和XPDR射頻收發(fā)技術(shù)指標(biāo)的要求；ACAS和XPDR射頻綜合設(shè)計(jì)不但有效減小了系統(tǒng)的重量、體積、功耗和成本，而且符合航空電子系統(tǒng)綜合模塊化(IMA)的發(fā)展趨勢(shì)，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；同時(shí)，ACAS和XPDR射頻綜合設(shè)計(jì)方法在工程上容易實(shí)施，可以在我國(guó)未來(lái)研制的新型機(jī)載監(jiān)視防撞設(shè)備上推廣和應(yīng)用。


圖I為傳統(tǒng)分離機(jī)載ACAS和XPDR系統(tǒng)射頻組成及連接關(guān)系示意 圖2為本發(fā)明ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)組成框 圖3為本發(fā)明ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)框 圖4為本發(fā)明ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的另一種詳細(xì)實(shí)現(xiàn)框圖。
具體實(shí)施例方式本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。如圖3所示，ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)后，它們共用天線、發(fā)射機(jī)、天線通道切換開(kāi)關(guān)和射頻電纜，ACAS和XPDR接收機(jī)分離設(shè)計(jì)，它們包含各自的接收分機(jī)。綜合設(shè)計(jì)后系統(tǒng)滿(mǎn)足ACAS 1030MHZ詢(xún)問(wèn)信號(hào)在空間定向輻射和XPDR 1090MHZ應(yīng)答信號(hào)在空間的全向輻射要求，同時(shí)滿(mǎn)足ACAS和XPDR對(duì)空間接收信號(hào)的實(shí)時(shí)接收要求。在ACAS的1030MHZ發(fā)射工作模式時(shí)，1030MHZ發(fā)射信號(hào)從ACAS/XPDR —體發(fā)射機(jī)出來(lái)后，經(jīng)過(guò)ACAS/XPDR發(fā)射選擇開(kāi)關(guān)和ACAS發(fā)射濾波，由ACAS發(fā)射開(kāi)關(guān)控制發(fā)射信號(hào)到四個(gè)ACAS發(fā)射分集開(kāi)關(guān)I、分集開(kāi)關(guān)2、分集開(kāi)關(guān)3或分集開(kāi)關(guān)4中的一個(gè)，然后由該分集開(kāi)關(guān)控制1030MHZ射頻信號(hào)進(jìn)入到與上定向天線對(duì)應(yīng)的收發(fā)開(kāi)關(guān)I、收發(fā)開(kāi)關(guān)2、收發(fā)開(kāi)關(guān)3或收發(fā)開(kāi)關(guān)4后經(jīng)射頻電纜到上定向天線四個(gè)射頻端子中一個(gè)；或者經(jīng)過(guò)相對(duì)應(yīng)的ACAS發(fā)射分集開(kāi)關(guān)I、分集開(kāi)關(guān)2、分集開(kāi)關(guān)3或分集開(kāi)關(guān)4進(jìn)入到與下定向天線對(duì)應(yīng)的收發(fā)開(kāi)關(guān)5、收發(fā)開(kāi)關(guān)6、收發(fā)開(kāi)關(guān)7或收發(fā)開(kāi)關(guān)8后經(jīng)射頻電纜到上定向天線四個(gè)射頻端子中一個(gè)。1030MHZ射頻信號(hào)進(jìn)入到上定向天線或下定向天線對(duì)應(yīng)的四個(gè)射頻端子中一個(gè)后，經(jīng)過(guò)天線內(nèi)部天線波束形成網(wǎng)絡(luò)后，向?qū)?yīng)的一個(gè)天線陣子發(fā)射出去，在空間形成ACAS系統(tǒng)需要的1030MHZ定向輻射，1030MHZ在空間定向輻射四個(gè)方向?yàn)榍胺?0° )、右方(90° )、后方(180。)和左方(270° )，即四個(gè)方向方位相差90°。如果1030MHZ信號(hào)從定向天線第一端子(0° )進(jìn)入天線內(nèi)部時(shí)，它需要經(jīng)過(guò)天線內(nèi)部開(kāi)關(guān)KO進(jìn)入到天線波束形成網(wǎng)絡(luò)形成ACAS1030MHZ發(fā)射信號(hào)的前方方向(0° )定向輻射。在ACAS定向發(fā)射時(shí)，天線內(nèi)部開(kāi)關(guān)ΚΓΚ4 連接到天線波束形成網(wǎng)絡(luò)。每次ACAS的1030MHZ發(fā)射只能形成上定向天線或下定向天線在空間前方(0° )、右方(90° )、后方(180° )和左方(270° )中一個(gè)方位的定向輻射。在XPDR的1090MHZ發(fā)射工作模式時(shí)，1090MHZ發(fā)射信號(hào)從ACAS/XPDR —體發(fā)射機(jī)出來(lái)后，經(jīng)過(guò)ACAS/XPDR發(fā)射選擇開(kāi)關(guān)選擇和XPDR發(fā)射濾波后，由XPDR發(fā)射分集開(kāi)關(guān)控制發(fā)射信號(hào)到與上定向天線對(duì)應(yīng)的收發(fā)開(kāi)關(guān)I后，經(jīng)對(duì)應(yīng)的射頻電纜進(jìn)入上定向天線第I個(gè)射頻端子，或者到與下定向天線對(duì)應(yīng)的收發(fā)開(kāi)關(guān)5后，經(jīng)對(duì)應(yīng)的射頻電纜進(jìn)入下定向天線第I個(gè)射頻端子；XPDR的1090MHZ射頻信號(hào)進(jìn)入到上定向天線或下定向天線第一個(gè)射頻端子后，經(jīng)天線內(nèi)部開(kāi)關(guān)KO到四路分配器后，1090MHZ射頻信號(hào)同時(shí)經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)K1、K2、K3和Κ4向定向天線的四個(gè)單極陣子發(fā)射出去，在空間形成XPDR系統(tǒng)需要的1090ΜΗΖ全向輻射。在XPDR全向發(fā)射時(shí)，天線內(nèi)部開(kāi)關(guān)KO、Kl、Κ2、Κ3和Κ4連接到四路分配器上。每次XPDR的1090ΜΗΖ發(fā)射只能形成上定向天線或下定向天線的全向福射。因?yàn)锳CAS在對(duì)上定向天線或下定向天線進(jìn)行定向詢(xún)問(wèn)后，其接收由ACAS的接收分集開(kāi)關(guān)I、接收分集開(kāi)關(guān)2、接收分集開(kāi)關(guān)3和接收分集開(kāi)關(guān)4來(lái)選擇接收對(duì)應(yīng)的上定向天線或下定向天線的信號(hào)，因此，ACAS接收分為上天線或下天線兩種接收工作模式。在ACAS選擇上天線接收工作模式時(shí)，到達(dá)天線的ACAS的1090ΜΗΖ接收信號(hào)通過(guò)上定向天線內(nèi)部的開(kāi)關(guān)Κ1、Κ2、Κ3和Κ4到天線波束形成網(wǎng)絡(luò)、開(kāi)關(guān)KO后，經(jīng)過(guò)上定向天線四個(gè)射頻端子相連的射頻電纜到收發(fā)開(kāi)關(guān)I、收發(fā)開(kāi)關(guān)2、收發(fā)開(kāi)關(guān)3、收發(fā)開(kāi)關(guān)4后，1090ΜΗΖ射頻信號(hào)經(jīng)放大、功分后一路進(jìn)入到ACAS接收分集開(kāi)關(guān)I、分集開(kāi)關(guān)2、分集開(kāi)關(guān)
3、分集開(kāi)關(guān)4后，經(jīng)ACAS接收濾波后進(jìn)入到ACAS的接收機(jī)(包含0°、90°、180°和270°四個(gè)接收分機(jī))，完成ACAS對(duì)上定向天線的接收；經(jīng)功分器功分后另一路1090ΜΗΖ射頻信號(hào)進(jìn)入到XPDR接收濾波器后被濾掉。ACAS四個(gè)接收機(jī)通過(guò)比較信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)決定收到信號(hào)是來(lái)自上天線哪個(gè)方向的應(yīng)答。在ACAS選擇上天線接收的同時(shí)，如果到達(dá)的上下天線的接收信號(hào)為XPDR的1030ΜΗΖ時(shí)，該信號(hào)通過(guò)上下定向天線的開(kāi)關(guān)Κ1、Κ2、Κ3和Κ4到天線波束形成網(wǎng)絡(luò)、開(kāi)關(guān)KO后，經(jīng)過(guò)上下定向天線四個(gè)射頻端子相連射頻電纜到收發(fā)開(kāi)關(guān)I、收發(fā)開(kāi)關(guān)2、收發(fā)開(kāi)關(guān)3、收發(fā)開(kāi)關(guān)4和收發(fā)開(kāi)關(guān)5、收發(fā)開(kāi)關(guān)6、收發(fā)開(kāi)關(guān)7、收發(fā)開(kāi)關(guān)8后；1030ΜΗΖ射頻信號(hào)經(jīng)放大、功分分后一路進(jìn)入到ACAS的接收分集開(kāi)關(guān)，經(jīng)ACAS接收濾波后濾掉；經(jīng)功分器功分后另一路1030MHZ射頻接收信號(hào)進(jìn)入到XPDR接收濾波后進(jìn)入到XPDR的上天線四個(gè)方向的接收分機(jī)和下天線的四個(gè)方向的接收分機(jī)中。XPDR上下天線接收分機(jī)可同時(shí)完成1030MHZ信號(hào)從上天線和下天線的全空間接收，通過(guò)比較上下天線接收分機(jī)信號(hào)的幅度強(qiáng)度來(lái)判斷信號(hào)來(lái)自上天線或下天線。在ACAS選擇下天線接收工作模式時(shí)，到達(dá)天線的ACAS的1090MHZ接收信號(hào)通過(guò)下定向天線的開(kāi)關(guān)K1、K2、K3和K4到天線波束形成網(wǎng)絡(luò)、開(kāi)關(guān)KO后，經(jīng)過(guò)下定向天線四個(gè)射頻端子相連的射頻電纜到收發(fā)開(kāi)關(guān)5、收發(fā)開(kāi)關(guān)6、收發(fā)開(kāi)關(guān)7、收發(fā)開(kāi)關(guān)8后，1090MHZ射頻信號(hào)經(jīng)放大、功分后一路進(jìn)入到ACAS的接收上下分集開(kāi)關(guān)I、分集開(kāi)關(guān)2、分集開(kāi)關(guān)3、分集開(kāi)關(guān)4，然后ACAS接收濾波后進(jìn)入到ACAS四個(gè)方向接收分機(jī)；經(jīng)功分器功分后另一路1090MHZ射頻信號(hào)進(jìn)入到XPDR接收濾波后被濾掉。ACAS的四個(gè)接收機(jī)通過(guò)比較信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)決定收到信號(hào)是來(lái)自下天線哪個(gè)方向的應(yīng)答。在ACAS選擇下天線接收的同時(shí)，XPDR的1030MHZ接收與ACAS選擇上天線接收工作過(guò)程一樣，1030MHZ信號(hào)經(jīng)上下定向天線和通道開(kāi)關(guān)后進(jìn)入到XPDR的上下天線接收分機(jī)。
因此，無(wú)論ACAS在上天線接收或下天線接收工作時(shí)，系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)上下天線對(duì)XPDR 1030MHZ信號(hào)的實(shí)時(shí)接收。在系統(tǒng)進(jìn)行接收工作時(shí)，上、下定向天線的開(kāi)關(guān)K0、K1、K2、K3和K4都連接到天線波束形成網(wǎng)絡(luò)上，保障空間信號(hào)從單極陣子經(jīng)波束形成網(wǎng)絡(luò)到達(dá)天線四個(gè)射頻端子上。在ACAS和XPDR射頻綜合化實(shí)現(xiàn)時(shí)，連接到上、下定向天線的四個(gè)射頻端子的射頻電纜選用長(zhǎng)度一致的同頻同相電纜，這樣不但以保障射頻信號(hào)因電纜損耗的一致，同時(shí)可以保障接收信號(hào)幅度、相位誤差一致，進(jìn)一步提高接收信號(hào)的真實(shí)性。天線通道切換開(kāi)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。(I)天線通道切換開(kāi)關(guān)的分集開(kāi)關(guān)、收發(fā)開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)選用高、精、小型組件。天線通道開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)間設(shè)計(jì)小于lus，即從接收轉(zhuǎn)換到發(fā)射狀態(tài)或者從發(fā)射轉(zhuǎn)換到接收狀態(tài)過(guò)程中整個(gè)天線通道切換開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間小于Ius。(2) ACAS或XPDR發(fā)射時(shí)，天線通道切換開(kāi)關(guān)每次只能控制發(fā)射信號(hào)到達(dá)上定向天線或下定向天線中的一個(gè)射頻端子。(3)接收信號(hào)從上、下定向天線經(jīng)射頻電纜到天線通道切換開(kāi)關(guān)的收發(fā)開(kāi)關(guān)后，通過(guò)功分器實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)同時(shí)流向ACAS接收分機(jī)和XPDR接收分機(jī)，保證ACAS和XPDR接收的實(shí)時(shí)性，同時(shí)天線通道切換開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的放大器、功分器進(jìn)行比例匹配，保障信號(hào)從天線端子到接收機(jī)端功率一致。圖4為本發(fā)明一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)替代實(shí)現(xiàn)方法框圖。按照?qǐng)D4進(jìn)行ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)后，它們共用天線、發(fā)射機(jī)、天線通道切換開(kāi)關(guān)和射頻電纜，ACAS和XPDR接收機(jī)分離設(shè)計(jì)，它們包含各自的接收分機(jī)。綜合設(shè)計(jì)后系統(tǒng)滿(mǎn)足ACAS1030MHZ詢(xún)問(wèn)信號(hào)在空間定向輻射和XPDR 1090MHZ應(yīng)答信號(hào)在空間的全向輻射要求，同時(shí)滿(mǎn)足ACAS和XPDR對(duì)空間接收信號(hào)的實(shí)時(shí)接收要求。在圖4中，ACAS的發(fā)射和接收流程與圖3完全一致。其接收的1030MHZ射頻信號(hào)經(jīng)XPDR接收濾波后進(jìn)入到I個(gè)合成器，把四路信號(hào)合成一路進(jìn)入到XPDR的上天線和下天線的接收分機(jī)，XPDR上下天線接收分機(jī)通過(guò)比較上下天線接收分機(jī)信號(hào)的幅度強(qiáng)度來(lái)判斷信號(hào)來(lái)自上天線或下天線，其功效與圖3 —致。這樣描述了本發(fā)明，很明顯可以以各種方式改變。這種改變不意為在脫離本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括上定向天線、下定向天線、天線通道切換開(kāi)關(guān)、ACAS接收機(jī)、XPDR接收機(jī)、射頻電纜和發(fā)射機(jī)，其特征在于所述的發(fā)射機(jī)為ACAS/XPDR—體發(fā)射機(jī)；上定向天線、下定向天線分別通過(guò)射頻電纜連接天線通道切換開(kāi)關(guān)，天線通道切換開(kāi)關(guān)再分別連接ACAS接收機(jī)、XPDR接收機(jī)和ACAS/XPDR —體發(fā)射機(jī)； 上定向天線、下定向天線形成對(duì)ACAS 1030MHZ詢(xún)問(wèn)信號(hào)在空間定向輻射和XPDR1090MHZ應(yīng)答信號(hào)在空間的全向輻射，同時(shí)完成對(duì)空間ACAS和XPDR的接收信號(hào)的實(shí)時(shí)定向接收； ACAS/XPDR 一體發(fā)射機(jī)發(fā)射ACAS的1030MHZ和XPDR的1090MHZ兩種信號(hào)； 天線通道切換開(kāi)關(guān)根據(jù)系統(tǒng)工作要求實(shí)時(shí)控制射頻信號(hào)的發(fā)射和接收;ACAS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)上定向天線或下定向天線的1090MHZ信號(hào)的實(shí)時(shí)接收； XPDR接收機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)上定向天線和下定向天線的1030MHZ信號(hào)的實(shí)時(shí)接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于上定向天線、下定向天線分別包括天線波束形成網(wǎng)絡(luò)、四路分配器、單極陣子、射頻端子，上定向天線、下定向天線可以選擇天線內(nèi)部的四個(gè)射頻端子中任何一個(gè)作為XPDR的1090MHZ發(fā)射信號(hào)進(jìn)入端口，并根據(jù)XPDR的1090MHZ發(fā)射信號(hào)進(jìn)入端口的不同，天線內(nèi)部開(kāi)關(guān)和四路分配器連接到對(duì)應(yīng)的進(jìn)入端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于天線通道切換開(kāi)關(guān)包括分集開(kāi)關(guān)、收發(fā)開(kāi)關(guān)、ACAS發(fā)射選擇開(kāi)關(guān)、放大器、功分器和濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于ACAS信號(hào)依次經(jīng)過(guò)放大器、功分器、濾波器后輸出給ACAS接收機(jī)；XPDR信號(hào)依次經(jīng)過(guò)放大器、功分器、濾波器后輸出給XPDR接收機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述的ACAS接收機(jī)包括4個(gè)不同方向的ACAS接收分機(jī)，所述的XPDR接收機(jī)包括4個(gè)不同方向的上天線接收分機(jī)和4個(gè)不同方向的下天線接收分機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述的射頻電纜為8根且等長(zhǎng)同頻同相；所述的分集開(kāi)關(guān)包括4個(gè)ACAS發(fā)射分集開(kāi)關(guān)和I個(gè)XPDR發(fā)射分集開(kāi)關(guān)，收發(fā)開(kāi)關(guān)有8個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述的單極陣子有4個(gè)，4個(gè)單極陣子分別連接4個(gè)開(kāi)關(guān)，即K1、K2、K3、K4，4個(gè)開(kāi)關(guān)再分別連接I個(gè)四路分配器和I個(gè)天線波束形成網(wǎng)絡(luò)，四路分配器和天線波束形成網(wǎng)絡(luò)再連接第五個(gè)開(kāi)關(guān)即KO，KO再與天線通道切換開(kāi)關(guān)連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于接收信號(hào)從上、下定向天線經(jīng)射頻電纜傳輸?shù)教炀€通道切換開(kāi)關(guān)后，再通過(guò)功分器實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)實(shí)時(shí)流向ACAS接收機(jī)和XPDR接收機(jī)，同時(shí)天線通道切換開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的放大器、功分器進(jìn)行比例匹配，保障信號(hào)從天線端子到接收機(jī)端功率一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于XPDR信號(hào)依次經(jīng)過(guò)放大器、功分器、濾波器后，再通過(guò)合成器把四路XPDR信號(hào)合成一路并輸出給XPDR接收機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述的XPDR接收機(jī)包括一個(gè)上天線接收分機(jī)和一個(gè)下天線接收分機(jī) 。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，屬于空中交通管制領(lǐng)域，包括上定向天線、下定向天線、天線通道切換開(kāi)關(guān)、ACAS接收機(jī)、XPDR接收機(jī)、射頻電纜和發(fā)射機(jī)，所述的發(fā)射機(jī)為ACAS/XPDR一體發(fā)射機(jī)；上定向天線、下定向天線分別通過(guò)射頻電纜連接天線通道切換開(kāi)關(guān)，天線通道切換開(kāi)關(guān)再分別連接ACAS接收機(jī)、XPDR接收機(jī)和ACAS/XPDR一體發(fā)射機(jī)。本發(fā)明的有益效果在于ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)系統(tǒng)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)分離的ACAS和XPDR射頻收發(fā)系統(tǒng)，本發(fā)明在工程上容易實(shí)施，有效地實(shí)現(xiàn)了ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)H04B1/40GK102780504SQ201210266480
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者王杰 申請(qǐng)人:四川九洲空管科技有限責(zé)任公司