CN102361172B - 用于机载搜索机的天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机载搜索机的天线装置，由测向天线阵包含的多个天线来分别接收同一个无线电信号；根据机载搜索机主机给出的控制指令，由切换开关将多路接收信号合并为一路整合信号；再由声表滤波器和放大器对应为这一路整合信号进行滤波和放大处理后，通过射频电缆发送至所述机载搜索机主机，并由所述机载搜索机主机对合并的多路接收信号的相位差进行计算，来获得所发射的无线电信号与该机载搜索机的相对方向。本发明中将接收的多路信号分时合并为一路信号，克服了相位校准困难的问题；因而，能够帮助机载搜索机进行准确定位，加快搜救人员对携带信标机的遇难人员的搜救进程，提高定点救援的成功概率。

Description

用于机载搜索机的天线装置

技术领域

本发明涉及一种天线装置，特别涉及一种用于机载搜索机的天线装置。

背景技术

按照国际海事组织及我国海事局有关规定，海船上大多安装有VHF电台、海事无线电话、GPS定位系统以及卫星船站等通信救援设备。事故发生时，船只可以通过这些设备向搜救部门求救。但船员落水后，在水流的作用下，将漂离失事地点。由于落水船员基本无个人用通讯或示位设备，因此当救援人员赶到失事地点能很快发现失事船只，却很难确定落水船员的具体方位。目前，搜救人员的救援手段落后，只能通过分析失事区域的水流情况，推断船只上落水人员可能漂流到的位置；通过摄像系统、照明系统和红外夜视系统搜寻海面，进行拉网式查找。在沿海岛礁较多区域，岛礁环流复杂多变，难以推测落水者的方位；恶劣气候条件下，搜救更为困难。

对于遇难用户携带有信标机并持续发出无线电信号的时候，可以在前往事故地点救援的搜救船或搜救直升机上装设一种机载搜索机，对该无线电信号进行侦听、发现、通信和定位，从而指引搜救人员有针对性地实施营救。

目前在所述机载搜索机中装设的天线装置，通过对三路信号同时接收、采样并计算，得到该三路信号的相位差，来推算发射该三路信号的信标机与所述机载搜索机的相对方向，达到测角的目的。然而，这种测角方法要求三路信号的处理电路能够严格保持相位的一致性；而在机载搜索机中，由于从天线到后端采样处理的模块之间，需要用超过20米长的电缆相连，并且为室外安装，将很难保证三路信号的相位一致性，从而影响对信号定位的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于机载搜索机的天线装置，由不同位置的多个天线对同一个信标机发射的无线电信号对应接收，通过将接收的多路信号分时合并为一路信号，来克服现有装置相位校准困难的问题；之后，通过后继算法计算多路信号的相位差来进行测角，从而获得发射该无线电信号的信标机与机载搜索机的相对方向，加快搜救人员对携带信标机的遇难人员的搜救进程，提高定点救援的成功概率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种用于机载搜索机的天线装置，其依次设置了以下部件：

测向天线阵，其包含按设计分布位置组成阵列的多个天线，来分别接收同一个无线电信号；

切换开关，其根据该天线装置外部的机载搜索机主机给出的控制指令，将所述测向天线阵发送的多路接收信号合并为一路整合信号；

声表滤波器和放大器，对应为这一路整合信号进行滤波和放大处理后，通过射频电缆发送至所述机载搜索机主机，并由所述机载搜索机主机对合并的多路接收信号的相位差进行计算，来获得所发射的无线电信号与该机载搜索机的相对方向。

所述用于机载搜索机的天线装置还包含接口驱动模块，其接收所述机载搜索机主机输出的控制指令和电源，形成驱动信号并发送至与该接口驱动模块连接的所述切换开关。

所述切换开关上包含有：

多个信号输入端，其与所述测向天线阵的多个天线对应连接，来接收该些天线发送的多路接收信号；

若干控制指令输入端，其通过所述接口驱动模块对应接收所述机载搜索机主机输出的相关控制指令；

一个信号输出端，其在所述控制指令的驱动下，在每个选通状态下只与输入该切换开关的其中一路接收信号连通，从而使所述多路接收信号分时存在并合并为一路所述整合信号。

所述天线装置，还包含电源模块，其与该天线装置中的若干模块分别连接，并对应提供该些模块所需的工作电源。

与现有技术相比，本发明所述用于机载搜索机的天线装置，其优点在于：本发明由不同位置的三路天线接收同一发射信号后，对这三路接收信号的相位差进行测量，从而推算出发射信号的方位，达到测角的目的。通过采用开关切换将该三路接收信号分时合并为一路整合信号，有效克服了系统相位校准困难的缺点，同时减少了调试难度，降低了成本。

附图说明

图1是本发明所述天线装置的总体结构及其与机载搜索机主机的连接示意框图；

图2是本发明所述天线装置中测向天线阵的三路接收天线的电路框图；

图3是本发明所述天线装置中切换开关的电路框图；

图4是本发明所述天线装置中声表滤波器的电路框图；

图5是本发明所述天线装置中放大器的电路框图；

图6是本发明所述天线装置中接口驱动模块的电路框图；

图7是本发明所述天线装置中电源模块的电路框图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明所述用于机载搜索机的天线装置，设置了测向天线阵10，其包含按设计分布位置组成阵列的三个天线A、B、C，来接收同一个信标机发射的无线电信号；之后，在所述天线装置的电路板上，设置了切换开关20，其根据外部的机载搜索机主机100给出的控制指令，将三路接收信号分时合并为一路信号；这一路信号再依次由声表滤波器30和放大器40进行处理后，通过射频电缆发送至机载搜索机的主机100；后续由机载搜索机的主机100根据相关算法，对分时合并的多路信号的相位差进行计算，从而获得发射该无线电信号的信标机与安装该天线装置的机载搜索机的相对方位。

配合参见图1、图2、图3所示，测向天线阵10的三个天线A、B、C，根据需要布置在不同位置，在接收同一个无线电信号后，对应输出三路接收信号AntA~AntC至所述切换开关20的芯片U3。见图2所示接线，对应设置在三个天线A、B、C中的模块D1、D3、D4，是型号为HSMP3812的二极管，由于天线在户外高处安装，在天线因雷击等因素产生大电压信号时，可以通过该些二极管将大信号导入地，防止烧坏后级电路。所述切换开关20的芯片U3上，将引脚4、17、7、14对应设置为四个信号输入端RF1~RF4；上述三路接收信号AntA~AntC分别发送至图3中所示RF1、RF2、RF4的信号输入端。

配合参见图1、图3、图6所示，所述切换开关20的芯片U3还将引脚20、19、1设置为三个控制指令输入端A0、A1、EN。一接口驱动模块60设置有7芯控制接头J2，其经由7芯电缆与机载搜索机的主机100相连，接收搜索机主机100输出的+5V电源、地，以及三路控制指令FPGA_Ctrl1~ FPGA_Ctrl3。所述控制指令在各自经过门电路的两个非门驱动之后，产生三路驱动指令Ctrl1、Ctrl2和EN，并对应发送至切换开关20的芯片U3上的所述三个控制指令输入端A0、A1、EN。图3所示连线，模块D2是另一个二极管，其构建了分压电路，将3.3V转化为2.6V供后面的开关使用。

上述驱动指令EN是芯片U3的使能信号。再通过驱动指令Ctrl1和Ctrl2高低电平的配合，可以对芯片U3的上述四个信号输入端RF1~RF4完成如表1所示的开关选通：

Ctrl1	Ctrl2	选通
			低	低	RF1
低	高	RF2
			高	低	RF3
高	高	RF4

表1

在上述驱动指令Ctrl1和Ctrl2的控制下，所述切换开关20的信号输出端RFC，即图3中芯片U3的引脚10，在每个选通状态下只与输入的一路接收信号连通并将其向外输出。因而，通过不断变换驱动指令Ctrl1和Ctrl2的状态，就能使三路接收信号AntA~AntC分时存在，并合并为一路整合信号RFIN。

配合参加图1、图4、图5所示，所述声表滤波器30接收上述切换开关20输出的所述整合信号RFIN，滤除其中的带外干扰信号后得到信号RFOUT，其被发送至所述放大器40进行放大后得到信号RF_OUT。之后，所述信号RF_OUT通过射频SMA接头J1上连接的信号同轴电缆，输出至外部的机载搜索机主机100。由于这段将天线信号传导至机载搜索机主机100的电缆距离超过20m，进行信号放大后再传导可有效降低接收信号的噪声系数。

另外，如图7所示是本发明所述天线装置的电源模块50，其对应向上述若干模块提供+3.3V的工作电源。具体的，在图7中位于右边的部分是一电压转化电路，其将机载搜索机主机100提供的5V电压转化为3.3Ｖ电压，来为天线装置的若干电路模块供电；图7中位于左边的部分是该电源模块50的一个电源滤波电路，能够滤除电源线上的干扰信号。

本发明所述天线装置中，切换开关20的芯片U3型号为ADG904；所述放大器40的芯片U2型号为MBC13916；所述电源模块50的芯片U4型号为S1112；进行控制指令驱动的门电路型号为SN74LVCU04。该些模块的外围电路可以如图2~图7中所示进行布置。

综上所述，本发明所述用于机载搜索机的天线装置，由不同位置的三路天线接收同一发射信号后，对这三路接收信号的相位差进行测量，从而推算出发射信号的方位，达到测角的目的。通过采用开关切换将该三路接收信号分时合并为一路整合信号，有效克服了系统相位校准困难的缺点，同时减少了调试难度，降低了成本。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种用于机载搜索机的天线装置，其特征在于，依次设置了以下部件：

测向天线阵（10），其包含按设计分布位置组成阵列的多个天线，来分别接收同一个无线电信号；

切换开关（20），其根据该天线装置外部的机载搜索机主机（100）给出的控制指令，将所述测向天线阵（10）发送的多路接收信号合并为一路整合信号；

声表滤波器（30）和放大器（40），对应为这一路整合信号进行滤波和放大处理后，通过射频电缆发送至所述机载搜索机主机（100），并由所述机载搜索机主机（100）对合并的多路接收信号的相位差进行计算，来获得所发射的无线电信号与该机载搜索机的相对方向。

2.如权利要求1所述用于机载搜索机的天线装置，其特征在于，还包含接口驱动模块（60），其接收所述机载搜索机主机（100）输出的控制指令和电源，形成驱动信号并发送至与该接口驱动模块（60）连接的所述切换开关。

3.如权利要求2所述用于机载搜索机的天线装置，其特征在于，所述切换开关（20）上包含有：

多个信号输入端，其与所述测向天线阵（10）的多个天线对应连接，来接收该些天线发送的多路接收信号；

若干控制指令输入端，其通过所述接口驱动模块（60）对应接收所述机载搜索机主机（100）输出的相关控制指令；

一个信号输出端，其在所述控制指令的驱动下，在每个选通状态下只与输入该切换开关（20）的其中一路接收信号连通，从而使所述多路接收信号分时存在并合并为一路所述整合信号。

4.如权利要求1或2所述用于机载搜索机的天线装置，其特征在于，还包含电源模块（50），其与该天线装置中的切换开关（20）和放大器（40）分别连接，并对应提供该些模块所需的工作电源。

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