CN107517075B - 采用usb接口的1090es模式ads-b接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用USB接口的1090ES模式ADS‑B接收机，包括相连的射频前端和视频处理单元，其中：所述射频前端用于接收天线信号，包括依次连接的低噪声放大器和对数放大器；所述视频处理单元包括用于接收对数放大器输出信号的RC积分电路和连接在RC积分电路输出端的单片机模块；所述单片机模块具有外接端口且自带比较器，所述单片机模块的PWM信号输出端口通过外部滤波电路与比较器的反相输入端相连，所述比较器的正相输入端与对数放大器的输出端相连，所述比较器的输出端连接在单片机模块的数字输入端口上，其可用于获取飞机发出的1090Mhz无线电信号所携带的相关飞行数据，价格低廉且体积小。

Description

采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机
技术领域
本发明涉及航空设置领域，具体地，涉及一种采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机。
背景技术
ADS-B即广播式自动相关监视是国际名航组织推广的集通信、卫星导航和监视技术于一体的新一代技术，也是基于飞机监视技术的应用系统，是新一代空中交通管理系统的重要组成部分。ADS-B信息以ADS-B报文形式，通过空-空、空-地和地-地数据链广播式传播。目前大多数飞机装备有1090MHz的S模式应答机。通过接收该信号，可以获得飞机的相关飞行数据。但是，现有的专业的接收设备体积庞大，价格昂贵。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机，其可用于获取飞机发出的1090Mhz无线电信号所携带的相关飞行数据，价格低廉且体积小。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机，包括相连的射频前端和视频处理单元，其中：
所述射频前端用于接收天线信号，包括依次连接的低噪声放大器和对数放大器；
所述视频处理单元包括用于接收对数放大器输出信号的RC积分电路和连接在RC积分电路输出端的单片机模块；
所述单片机模块具有外接端口且自带比较器，所述单片机模块的PWM信号输出端口通过外部滤波电路与比较器的反相输入端相连，所述比较器的正相输入端与对数放大器的输出端相连，所述比较器的输出端连接在单片机模块的数字输入端口上。
ADS-B接收机通过全向天线接收1090ES空对地下行数据链信号。本方案的射频前端对全向天线的信号进行放大后输出给视频处理单元，射频前端设备包括低噪声放大器和对数放大器，低噪声放大器其灵敏度高，适宜作为射频前端的前置放大；对数放大器对信号进行二次放大，其可以保证射频前端有很宽的动态范围，以限制接收机输出的杂波干扰电平，使弱信号得到高增益放大，对于强信号则自动降低增益，避免饱和。射频前端信号输出的视频信号分两路进入视频处理单元，一路经RC积分电路送入单片机模块，单片机模块对视频信号进行转换等处理，并在PWM信号输出端口输出等效电压幅度的PWM信号，该信号通过外部滤波电路平滑后送到比较器的反相输入端，作为比较器翻转门限电压；另一路信号视频信号直接送到比较器的同相输入端，通过与比较器的反相输入端进行幅度比较后，在比较器的输出端输出TTL电平的PPM脉冲信号；PPM脉冲信号送到单片机模块的数字输入端口，由单片机模块对该信号进行处理，然后将该信息组装成标准的ADS-B报文，通过外接端口送给终端使用，其实现了对飞机发出的1090Mhz无线电信号所携带的相关飞行数据的获取。
作为优选，所述射频前端还包括滤波电路，所述滤波电路包括一级滤波电路和二级滤波电路，所述一级滤波电路连接在低噪声放大器的前端，所述二级滤波电路连接在低噪声放大器和对数放大器之间。采用两级滤波电路对全向天线接收到的1090MHz信号进出滤除，一级滤波电路滤除带外的干扰信号后送入低噪声放大器，再经二次滤波。采用两级滤波电路，其可有效的对干扰信号进行滤除，增强其抗干扰能力。
进一步的，所述一级滤波电路和/或二级滤波电路为声表面滤波器。
进一步的，所述射频前端上还连接有静电防护电路。利用静电防护电路对作用于ADS-B接收机的大电流、高电压进行防护，增强其抗干扰能力。
作为优选，还包括为射频前端和视频处理单元供电的电源电路，所述电源电路包括连接在外接端口与单片机模块之间的LC滤波电路、连接在外接端口和射频前端之间的电压转换电路。整个ADS-B接收机具有两个模块：射频前端和视频处理单元，其需要不同的电压。本方案中的电源直接来自外接端口。
作为优选，所述外部滤波电路为RC滤波电路。
作为优选，所述外接端口为USB接口。
综上，本发明的有益效果是：
1、采用本发明所述的ADS-B接收机，其信号经天线送到射频前端，经低噪声放大、对数放大后将视频信号发送到视频处理单元，视频信号分两路：一路经RC积分电路送入单片机模块，单片机模块对视频信号进行处理，并在PWM信号输出端口输出等效电压幅度的PWM信号，该信号通过外部滤波电路平滑后送到比较器的反相输入端，作为比较器翻转门限电压；另一路信号视频信号直接送到比较器的同相输入端，通过与比较器的反相输入端进行幅度比较后，在比较器的输出端输出TTL电平的PPM脉冲信号；PPM脉冲信号送到单片机模块的数字输入端口，由单片机模块对该信号进行处理，然后将该信息组装成标准的ADS-B报文，通过外接端口送给终端使用，其实现了对飞机发出的1090Mhz无线电信号所携带的相关飞行数据的获取。
2、本发明利用射频前端和视频处理单元实现，射频前端包括低噪声放大器和对数放大器，视频处理单元包括单片机模块及其外围电路，其电路结构简单，使得集成后体积小，成本低廉，价格便宜。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明视频信号和经比较器输出后的信号的对比图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，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。
实施例：
如图1所示的一种采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机，包括相连的射频前端和视频处理单元，其中：
所述射频前端用于接收天线信号，包括依次连接的低噪声放大器和对数放大器；
所述视频处理单元包括用于接收对数放大器输出信号的RC积分电路和连接在RC积分电路输出端的单片机模块；
所述单片机模块具有外接端口且自带比较器，所述单片机模块的PWM信号输出端口通过外部滤波电路与比较器的反相输入端相连，所述比较器的正相输入端与对数放大器的输出端相连，所述比较器的输出端连接在单片机模块的数字输入端口上。
外部滤波电路可采用RC滤波电路。
单片机模块内部都带有比较器，比较器采用单片机模块内部自带的模块，其可简化电路结构，进一步的减小其体积。射频前端输出的信号为模拟信号，其不能直接送到单片机模块进行数字逻辑处理，因此通过比较器进行比较后，转换成标准的TTL逻辑电平的信号送到单片机模块。比较器的正相输入端与视频信号连接，比较器的反相输入端与单片机模块的PWM信号连接，将比较器正相输入端输入的信号进行量化后输出TTL电平信号。本部分的示例如图2所示，其中上部分信号为视频信号，下部分信号为经过比较器后输出的TTL电平信号，该信号送到单片机模块的数字输入端口，由单片机模块对该信号进行采集、前导头探测、CRC校验等处理，然后将CRC校验通过的编码信息组装成标准的ADS-B报文，通过外接端口送给终端使用。
为了增强其抗干扰能力，在上述实施方式的基础上做了优化，即所述射频前端还包括滤波电路，所述滤波电路包括一级滤波电路和二级滤波电路，所述一级滤波电路连接在低噪声放大器的前端，所述二级滤波电路连接在低噪声放大器和对数放大器之间。
所述一级滤波电路和/或二级滤波电路为声表面滤波器。一级滤波电路的声表面滤波器采用1090MHz声表面滤波器。
为了增强ADS-B接收机对大电流、高电压的防御能力，在射频前端上连接静电防护电路。
电源电路为射频前端和视频处理单元供电，所述电源电路包括连接在外接端口与单片机模块之间的LC滤波电路、连接在外接端口和射频前端之间的电压转换电路。电压转换电路可采用三端稳压器，对外接端口的电压降压直接供给射频前端使用。单片机模块的工作电压一般为5V，外接端口的电压经LC滤波电路处理后供给单片机模块使用。整个ADS-B接收机的功耗不到100mA，USB接口供电能力完全可以胜任，故外接端口可采用USB接口。
如上所述，可较好的实现本发明。

Claims (6)

1.采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机，其特征在于，包括相连的射频前端和视频处理单元，其中：
所述射频前端用于接收天线信号，包括依次连接的低噪声放大器和对数放大器；
所述视频处理单元包括用于接收对数放大器输出信号的RC积分电路和连接在RC积分电路输出端的单片机模块；
所述单片机模块具有外接端口且自带比较器，所述单片机模块的PWM信号输出端口通过外部滤波电路与比较器的反相输入端相连，所述比较器的正相输入端与对数放大器的输出端相连，所述比较器的输出端连接在单片机模块的数字输入端口上，在比较器的输出端输出TTL电平的PPM脉冲信号；PPM脉冲信号送到单片机模块的数字输入端口，由单片机模块对PPM脉冲信号进行处理，然后将PPM脉冲信号信息组装成标准的ADS-B报文，通过外接端口送给终端使用，所述外接端口为USB接口。
2.根据权利要求1所述的采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机，其特征在于：所述射频前端还包括滤波电路，所述滤波电路包括一级滤波电路和二级滤波电路，所述一级滤波电路连接在低噪声放大器的前端，所述二级滤波电路连接在低噪声放大器和对数放大器之间。
3.根据权利要求2所述的采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机，其特征在于：所述一级滤波电路和/或二级滤波电路为声表面滤波器。
4.根据权利要求1或2所述的采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机，其特征在于：所述射频前端上还连接有静电防护电路。
5.根据权利要求1所述的采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机，其特征在于：还包括为射频前端和视频处理单元供电的电源电路，所述电源电路包括连接在外接端口与单片机模块之间的LC滤波电路、连接在外接端口和射频前端之间的电压转换电路。
6.根据权利要求1所述的采用USB接口的1090ES模式ADS-B接收机，其特征在于：所述外部滤波电路为RC滤波电路。
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1090ES模式下的ADS-B信号接收机的设计;任鹏飞;《万方学位论文》;20150816;正文第1-4章 *

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