CN107979386B - 一种集收发校准于一体的收发系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机场空中交通管制领域，特别涉及一种集收发校准于一体的收发系统及其工作方法。本发明包括激励源、发射前级组件、第一二选一开关、发射末级组件、第一耦合器、第二耦合器、双工器、第二二选一开关、接收机，本收发系统利用了第一耦合器和第二耦合器的双向性和二选一开关的开关隔离度以及双工器的频率选择性等特点，将以上元器件结合起来运用，能够保证在接收阶段两个耦合器都工作在直通端，接收主路的差损最小，从而保证接收的灵敏度，利用开关的隔离度高的特点有效地保证了校准信号接收信号的互不干扰，利用双工器的频率选择性实现收发天线共用，本系统能够集接收、发射、校准功能于一体，不仅提高了定位精度，而且大大降低了成本。

Description

一种集收发校准于一体的收发系统及其工作方法

技术领域

本发明属于机场空中交通管制领域，特别涉及一种集收发校准于一体的收发系统及其工作方法。

背景技术

随着经济的发展，机场飞机吞吐量的猛增，如何管理好空侧的飞机及相应增加的地面服务车辆成为各国机场当局ATM(空中交通管理)系统的核心内容之一。

民航空中交通管制系统通常使用MLAT系统来监视飞机的运行状态，MLAT系统是在机场跑道附近单独架设一个校准站，由于机场跑道环境极其复杂，单独架设一个校准站不仅成本高，而且场地利用率不高，施工复杂，传统的MLAT系统无法集接收、发射、校准功能于一体，定位精度较低，数据更新率较慢。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种集收发校准于一体的收发系统，本系统能够集接收、发射、校准功能于一体，提高了定位精度，而且降低了成本。

一种集收发校准于一体的收发系统包括激励源、发射前级组件、第一二选一开关、发射末级组件、第一耦合器、第二耦合器、双工器、第二二选一开关、接收机；

激励源，用于产生校准信号和询问信号，所述激励源的输出端与发射前级组件的输入端相连；

发射前级组件，用于对激励源送来的校准信号和询问信号进行功率放大，所述发射前级组件的输出端与第一二选一开关的公共端相连；

第一二选一开关，用于在校准信号和询问信号之间切换选择，所述第一二选一开关的第一输出端口输出校准信号至第一耦合器的一端口，第一二选一开关的第二输出端口输出询问信号至发射末级组件的输入端；

发射末级组件，用于对第一二选一开关发送来的询问信号进行功率放大，并将功率放大后的询问信号发送至双工器的一端口；

第一耦合器，其二端口与第二耦合器的一端口相连，第一耦合器的三端口与第二二选一开关的第二输入端相连接，第一耦合器的四端口通过第一负载接地；

第二耦合器，其二端口通过第二负载接地，第二耦合器的三端口与第二二选一开关的第一输入端相连接，第二耦合器的四端口与双工器的二端口相连接；

双工器，用于将不同频率的收发信号进行分离，双工器的公共端连接外部收发天线；

第二二选一开关，用于对校准信号和应答信号进行选择，第二二选一开关的输出端连接接收机的输入端。

优选的，所述发射前级组件包括第一3W功率放大器、第二180W功率放大器、第一隔离器，所述第一3W功率放大器的输入端与激励源的输出端相连接，第一3W功率放大器的输出端与第二180W功率放大器的输入端相连接，所述第二180W功率放大器的输出端与第一隔离器的输入端相连接，所述第一隔离器的输出端与第一二选一开关的输入端相连接。

优选的，所述发射末级组件包括第三1000W功率放大器、第二隔离器、第三耦合器，所述第三1000W功率放大器的输入端与第一二选一开关的输出端相连接，第三1000W功率放大器的输出端与第二隔离器的输入端相连接，所述第二隔离器的输出端与第三耦合器的输入端相连接，所述第三耦合器的输出端与双工器的输入端相连接。

优选的，所述接收机包括限幅低噪声放大模块、镜频抑制滤波模块、下变频模块、本振放大模块、中频滤波模块、第一中频放大模块、低通滤波模块、衰减模块、第二中频放大模块、三功分模块、对数检波模块、检波比较模块，所述限幅低噪声放大模块的输入端与第二二选一开关的输出端相连接，限幅低噪声放大模块的输出端与镜频抑制滤波模块的输入端相连接，所述镜频抑制滤波模块的输出端、本振放大模块的输出端均与下变频模块的输入端相连接，所述下变频模块的输出端与中频滤波模块的输入端相连接，所述中频滤波模块的输出端与第一中频放大模块的输入端相连接，所述第一中频放大模块的输出端与低通滤波模块的输入端相连接，所述低通滤波模块的输出端与衰减模块的输入端相连接，所述衰减模块的输出端与第二中频放大模块的输入端相连接，所述第二中频放大模块的输出端与三功分模块的输入端相连接，所述三功分模块的输出端分别与对数检波模块的输入端、检波比较模块的输入端相连接。

优选的，所述限幅低噪声放大模块包括第一90°电桥，所述第一90°电桥的型号为11305-3，第一90°电桥的引脚1通过第三十八电容C38连接输入信号，第一90°电桥的引脚2通过第三十七电容C37连接第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端接地，第一90°电桥的引脚3、引脚4均连接镜频抑制滤波模块的输入端。

优选的，所述镜频抑制滤波模块包括第一电感L1和第二电感L2，所述第一电感L1的一端与第一90°电桥的引脚3相连接，第一电感L1的另一端分别连接第三电感L3的一端、芯片型号为FHC40LG的第一场效应管的输入端，所述第三电感L3的另一端分别连接第二电阻R2的一端、第四电阻R4的一端，所述第二电阻R2的另一端分别连接第一电容C1的一端、第九电感L9的一端、第二电容C2的一端、第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端分别连接第五电阻R5的一端、第四电感L4的一端，所述第四电感L4的另一端分别连接第二电感L2的一端、芯片型号为FHC40LG的第二场效应管的输入端，所述第二电感L2的另一端连接第一90°电桥的引脚4，所述第四电阻R4的另一端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第五电阻R5的另一端均接地，第九电感L9的另一端连接电源；第一场效应管的输出端分别连接第七电感L7的一端、第五电容C5的一端，所述第七电感L7的另一端分别连接第三电容C3的一端以及第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端分别连接第十电感L10的一端、第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端分别连接第四电容C4的一端、第八电感L8的一端，所述第八电感L8的另一端分别连接第二场效应管的输出端以及第六电容C6的一端，所述第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端均接地，第十电感L10的另一端连接电源；所述第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端分别连接第五电感L5的一端、第六电感L6的一端，所述第五电感L5的另一端分别连接第十九电感L19的一端、芯片型号为FHC40LG的第三场效应管的输入端，所述第十九电感L19的另一端分别连接第十电阻R10的一端、第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端分别连接第七电容C7的一端、第十一电感L11的一端、第八电容C8的一端、第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端分别连接第十一电阻R11的一端、第二十电感L20的一端，所述第二十电感L20的另一端分别连接第六电感L6的另一端以及芯片型号为FHC40LG的第四场效应管的输入端，所述第十电阻R10的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端、第十一电阻R11的另一端均接地，第十一电感L11的另一端连接电源；所述第三场效应管的输出端分别连接第二十一电感L21的一端、第九电容C9的一端，所述第二十一电感L21的另一端分别连接第十一电容C11的一端、第十二电阻R12的一端，所述第十二电阻R12的另一端分别连接第十二电感L12的一端、第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端分别连接第十二电容C12的一端、第二十二电感L22的一端，所述第二十二电感L22的另一端分别连接第四场效应管的输出端、第十电容C10的一端，所述第十一电容C11的另一端、第十二电容C12的另一端均接地，第十二电感L12的另一端连接电源；所述第九电容C9的另一端、第十电容C10的另一端分别连接型号为11305-3的第二90°电桥的引脚2、引脚1，所述第二90°电桥的引脚4通过第十四电阻R14接地，第二90°电桥的引脚3连接镜频滤波器Z1的输入端，所述镜频滤波器Z1的输出端连接下变频模块的输入端。

进一步的，所述激励源包括芯片型号为HMC347C8的第一PIN开关N16，所述第一PIN开关N16的引脚7连接第三十九电容C39的一端，所述第三十九电容C39的另一端连接校准信号和询问信号，第一PIN开关N16的引脚1连接第四十一电容C41的一端，所述第四十一电容C41的另一端连接第三十三电阻R33的一端，所述第三十三电阻R33的另一端接地，第一PIN开关N16的引脚4连接第四十电容C40的一端，所述第四十电容C40的另一端连接芯片型号为HMC347C8的第二PIN开关N17的引脚4，第二PIN开关N17的引脚1连接第四十二电容C42的一端，所述第四十二电容C42的另一端连接第三十四电阻R34的一端，所述第三十四电阻R34的另一端接地，第二PIN开关N17的引脚7经过第四十三电容C43后连接第四十四电容C44的一端，所述第四十四电容C44的另一端分别连接第三十六电阻R36的一端、第三十五电阻R35的一端，所述第三十六电阻R36的另一端分别连接第三十七电阻R37的一端以及第四十五电容C45的一端，所述第三十五电阻R35的另一端、第三十七电阻R37的另一端均接地，所述第四十五电容C45的另一端连接芯片型号为SGA-4586的第一放大器N18的输入端，所述第一放大器N18的输出端分别连接第二十三电感L23的一端、第四十九电容C49的一端，所述第二十三电感L23的另一端分别连接第四十六电容C46的一端以及第四十九电阻R49的一端，所述第四十六电容C46的另一端接地，所述第四十九电阻R49的另一端分别连接第四十七电容C47的一端、第四十八电容C48的一端、第四十一电阻R41的一端以及电源，所述第四十九电容C49的另一端分别连接第三十八电阻R38的一端以及第三十九电阻R39的一端，所述第三十九电阻R39的另一端分别连接第四十电阻R40的一端以及第五十电容C50的一端，所述第三十八电阻R38的另一端、第四十电阻R40的另一端均接地，所述第五十电容C50的另一端连接芯片型号为SBA-5089的第二放大器N19的输入端，所述第二放大器N19的输出端分别连接第二十四电感L24的一端以及第五十二电容C52的一端，所述第二十四电感L24的另一端分别连接第五十一电容C51的一端以及第四十一电阻R41的另一端，所述第五十一电容C51的另一端接地，所述第五十二电容C52的另一端连接滤波器E1的输入端，所述滤波器E1的输出端分别连接第四十二电阻R42的一端以及第四十三电阻R43的一端，所述第四十三电阻R43的另一端分别连接第四十四电阻R44的一端以及第五十三电容C53的一端，所述第四十二电阻R42的另一端、第四十四电阻R44的另一端均接地，所述第五十三电容C53的另一端连接芯片型号为HMC347C8的第三PIN开关N20的引脚4，所述第三PIN开关N20的引脚1依次通过第五十四电容C54、第四十五电阻R45后接地，第三PIN开关N20的引脚7连接第五十五电容C55的一端，所述第五十五电容C55的另一端分别连接第四十六电阻R46的一端以及第四十七电阻R47的一端，所述第四十七电阻R47的另一端分别连接第四十八电阻R48的一端以及第五十六电容C56的一端，所述第四十六电阻R46的另一端、第四十八电阻R48的另一端均接地，所述第五十六电容C56的另一端连接发射前级组件的输入端。

进一步的，所述下变频模块包括混频器，所述混频器的芯片型号为HMC207AS8E；所述本振放大模块、第一中频放大模块、第二中频放大模块均包括芯片型号为SGA-5386的中频放大器；对数检波模块和检波比较模块均包括对数检波放大器，所述对数检波放大器的芯片型号为AD8310。

进一步的，所述校准信号为1090MHz；询问信号为1030MHz。

本发明还提供了一种集收发校准于一体的收发系统的工作方法，具体包括以下步骤：

所述收发系统的工作时序分为三个阶段，分别为校准阶段、询问阶段和接收阶段；

校准阶段：所述激励源产生的校准信号和询问信号经过发射前级组件放大后，发送至第一二选一开关的输入端；所述第一二选一开关选择输出校准信号至第一耦合器的输入端即一端口，第一耦合器的隔离端即三端口输出校准信号至第二二选一开关的第二输入端，第一耦合器的耦合端即二端口输出校准信号至第二耦合器的输入端即一端口，所述第二耦合器的隔离端即三端口输出校准信号至第二二选一开关的第一输入端，第二二选一开关选择第二耦合器发送来的校准信号，并将校准信号发送至接收机的输入端，接收机对校准信号依次进行低噪声放大、下变频、数字解调后，发送至数字信号处理器进行校准；同时第二耦合器的直通端即四端口输出校准信号至双工器的二端口，双工器对校准信号进行滤波选择后发送至外部收发天线，所述外部收发天线发射滤波选择后的校准信号至其他接收站；

询问阶段：所述激励源产生的校准信号和询问信号经过发射前级组件放大后，发送至第一二选一开关的输入端；所述第一二选一开关选择输出询问信号至发射末级组件的输入端，发射末级组件对询问信号进行功率放大，并将功率放大后的询问信号发送至双工器的一端口，双工器对询问信号进行滤波选择后发送至外部收发天线，所述外部收发天线发射滤波选择后的询问信号至飞机，飞机收到询问信号后发出应答信号；

接收阶段：所述外部收发天线接收飞机发出的应答信号，并将应答信号发送至双工器，所述双工器通过二端口将应答信号发送至第二耦合器的输入端即四端口，所述第二耦合器的直通端即一端口将应答信号发送至第一耦合器的输入端即二端口，第一耦合器的直通端即三端口输出应答信号至第二二选一开关的第二输入端，第二二选一开关选择输出第一耦合器发送来的应答信号至接收机，所述接收机对应答信号依次进行低噪声放大、下变频、数字解调，经过解调后应答信号送入信号处理器，得到飞机的具体位置信息。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明包括激励源、发射前级组件、第一二选一开关、发射末级组件、第一耦合器、第二耦合器、双工器、第二二选一开关、接收机，本收发系统利用了第一耦合器和第二耦合器的双向性和二选一开关的开关隔离度以及双工器的频率选择性等特点，将以上元器件结合起来运用，能够保证在接收阶段两个耦合器都工作在直通端，接收主路的差损最小，从而保证接收的灵敏度，利用开关的隔离度高的特点有效地保证了校准信号接收信号的互不干扰，利用双工器的频率选择性实现收发天线共用，本系统能够集接收、发射、校准功能于一体，不仅提高了定位精度和数据更新率速度，而且大大降低了成本和体积。

2)、本发明提供了一种集接收、发射、校准功能于一体的收发系统，使发射站、校准站同时具备接收站的功能，在机场有限的地理空间内可以多拥有一套接收机设备，由于本收发系统具有接收功能，因此可以与任意一个纯接收站互换，便于设备的维护和调试。

3)、所述接收机包括限幅低噪声放大模块、镜频抑制滤波模块、下变频模块、本振放大模块、中频滤波模块、第一中频放大模块、低通滤波模块、衰减模块、第二中频放大模块、三功分模块、对数检波模块、检波比较模块，使得接收机具备噪声低、稳定性好、输入输出驻波小、抗干扰能力强以及宽动态范围等特点，不仅能输出模拟射频信号还能够输出对数视频信号，对数视频信号不仅具有很宽的动态范围，而且可以抑制接收机输出的杂波干扰电平，大大提高了本收发系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明的收发系统的结构原理框图；

图2为本发明的收发系统的发射前级组件的结构原理框图；

图3为本发明的收发系统的发射末级组件的结构原理框图；

图4为本发明的收发系统的接收机的结构原理框图；

图5为本发明的收发系统的接收机的电路原理图；

图6为本发明的收发系统的激励源的电路原理图；

图7为本发明的收发系统的时序图。

10—激励源                   20—发射前级组件 21—第一3W功率放大器

22—第二180W功率放大器       23—第一隔离器

30—第一二选一开关           40—发射末级组件

41—第三1000W功率放大器      42—第二隔离器

43—第三耦合器               50—第一耦合器

60—第二耦合器               70—双工器

80—第二二选一开关           90—接收机

91—限幅低噪声放大模块       92—镜频抑制滤波模块

93—下变频模块               94—本振放大模块

95—中频滤波模块             96—第一中频放大模块

97—低通滤波模块             98—衰减模块

99—第二中频放大模块

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。

如图1所示，一种集收发校准于一体的收发系统包括激励源10、发射前级组件20、第一二选一开关30、发射末级组件40、第一耦合器50、第二耦合器60、双工器70、第二二选一开关80、接收机90；

激励源10，用于产生频率为1090MHz的校准信号和1030MHz的询问信号，所述激励源10的输出端通过射频电缆与发射前级组件20的输入端相连；

发射前级组件20，用于对激励源10送来的1090MHz的校准信号和1030MHz的询问信号进行功率放大，所述发射前级组件20的输出端与第一二选一开关30的公共端相连；

第一二选一开关30，用于在1090MHz的校准信号和1030MHz的询问信号之间切换选择，所述第一二选一开关30的第一输出端口输出1090MHz的校准信号至第一耦合器50的一端口，第一二选一开关30的第二输出端口输出1030MHz的询问信号至发射末级组件40的输入端；

具体的，第一二选一开关30为射频开关，工作频率和隔离度应满足系统要求，1090MHz的校准信号和1030MHz的询问信号在时序上是不同的，因此第一二选一开关30通过选择脉冲来选择输出切换到发射末级组件40或第一耦合器50。

发射末级组件40，用于对第一二选一开关30发送来的1030MHz的询问信号进行功率放大，并将功率放大后的询问信号发送至双工器70的一端口；

第一耦合器50，其二端口与第二耦合器60的一端口相连，第一耦合器50的三端口与第二二选一开关80的第二输入端相连接，第一耦合器50的四端口通过第一负载接地；

具体的，第一耦合器50用于通过耦合端和隔离端输出两路信号，第一耦合器50是无源器件，第一耦合器50具有四个端口，直通端通过50欧姆负载接地；

第二耦合器60，其二端口通过第二负载接地，第二耦合器60的三端口与第二二选一开关80的第一输入端相连接，第二耦合器60的四端口与双工器70的二端口相连接；

具体的，第二耦合器60的耦合端通过50欧姆负载接地，第二耦合器60用于将第一耦合器50送过来的校准信号通过直通端发送到双工器70的二端口，从而将校准信号通过收发天线发射出去送给其他接收站接收进行校准用。

双工器70，用于将不同频率的收发信号进行分离，双工器70的公共端连接外部收发天线；

双工器70、第二耦合器60、第一耦合器50均具有双向传输功能，接收时，外部收发天线接收到飞机发送的应答信号，通过双工器70的二端口送给第二耦合器60，第二耦合器60此时对应的直通端为四端口，通过第一耦合器50直通到第二二选一开关80的第二输入端，实现接收功能；

所述双工器70能够将不同频率的收发信号进行分离，实现收发天线的共享，一般是由两个中心频率不同的滤波器组成，所述双工器70用于将1090MHz和1030MHz信号进行分离实现收发公用一根天线，双工器70的公共端连接外部收发天线，实现收发共用。

第二二选一开关80，用于对校准信号和应答信号进行选择，第二二选一开关80的输出端连接接收机90的输入端。

第二二选一开关80为射频PIN开关，具有很高的隔离度，用于对送来的校准信号和应答信号进行选择；

所述接收机90用于对送来的射频信号进行低噪声放大、变频、数字解调等。

如图2所示，所述发射前级组件20包括第一3W功率放大器21、第二180W功率放大器22、第一隔离器23，所述第一3W功率放大器21的输入端与激励源10的输出端相连接，第一3W功率放大器21的输出端与第二180W功率放大器22的输入端相连接，所述第二180W功率放大器22的输出端与第一隔离器23的输入端相连接，所述第一隔离器23的输出端与第一二选一开关30的输入端相连接。

如图3所示，所述发射末级组件40包括第三1000W功率放大器41、第二隔离器42、第三耦合器43，所述第三1000W功率放大器41的输入端与第一二选一开关30的输出端相连接，第三1000W功率放大器41的输出端与第二隔离器42的输入端相连接，所述第二隔离器42的输出端与第三耦合器43的输入端相连接，所述第三耦合器43的输出端与双工器70的输入端相连接。

第一3W功率放大器21、第二180W功率放大器22、第一隔离器23用来放大激励源10送过来的询问信号和校准信号，第三1000W功率放大器41和30dB第三耦合器43用来放大经过L波段大功率开关即第一二选一开关30选择的询问信号，并输出给双工器70。

如图4所示，所述接收机90包括限幅低噪声放大模块91、镜频抑制滤波模块92、下变频模块93、本振放大模块94、中频滤波模块95、第一中频放大模块96、低通滤波模块97、衰减模块98、第二中频放大模块99、三功分模块、对数检波模块、检波比较模块，所述限幅低噪声放大模块91的输入端与第二二选一开关80的输出端相连接，限幅低噪声放大模块91的输出端与镜频抑制滤波模块92的输入端相连接，所述镜频抑制滤波模块92的输出端、本振放大模块94的输出端均与下变频模块93的输入端相连接，所述下变频模块93的输出端与中频滤波模块95的输入端相连接，所述中频滤波模块95的输出端与第一中频放大模块96的输入端相连接，所述第一中频放大模块96的输出端与低通滤波模块97的输入端相连接，所述低通滤波模块97的输出端与衰减模块98的输入端相连接，所述衰减模块98的输出端与第二中频放大模块99的输入端相连接，所述第二中频放大模块99的输出端与三功分模块的输入端相连接，所述三功分模块的输出端分别与对数检波模块的输入端、检波比较模块的输入端相连接。

第二二选一开关80的输出端送来的射频接收信号或射频校准信号经过限幅低噪声放大模块91放大后进行镜频滤波，滤波后进行混频，混频后的中频信号经过中频滤波后进行中频放大，最后输出给数字电路进行信号处理。

如图5所示，所述限幅低噪声放大模块91包括第一90°电桥，所述第一90°电桥的型号为11305-3，第一90°电桥的引脚1通过第三十八电容C38连接输入信号，第一90°电桥的引脚2通过第三十七电容C37连接第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端接地，第一90°电桥的引脚3、引脚4均连接镜频抑制滤波模块92的输入端。

所述镜频抑制滤波模块92包括第一电感L1和第二电感L2，所述第一电感L1的一端与第一90°电桥的引脚3相连接，第一电感L1的另一端分别连接第三电感L3的一端、芯片型号为FHC40LG的第一场效应管的输入端，所述第三电感L3的另一端分别连接第二电阻R2的一端、第四电阻R4的一端，所述第二电阻R2的另一端分别连接第一电容C1的一端、第九电感L9的一端、第二电容C2的一端、第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端分别连接第五电阻R5的一端、第四电感L4的一端，所述第四电感L4的另一端分别连接第二电感L2的一端、芯片型号为FHC40LG的第二场效应管的输入端，所述第二电感L2的另一端连接第一90°电桥的引脚4，所述第四电阻R4的另一端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第五电阻R5的另一端均接地，第九电感L9的另一端连接电源；第一场效应管的输出端分别连接第七电感L7的一端、第五电容C5的一端，所述第七电感L7的另一端分别连接第三电容C3的一端以及第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端分别连接第十电感L10的一端、第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端分别连接第四电容C4的一端、第八电感L8的一端，所述第八电感L8的另一端分别连接第二场效应管的输出端以及第六电容C6的一端，所述第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端均接地，第十电感L10的另一端连接电源；所述第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端分别连接第五电感L5的一端、第六电感L6的一端，所述第五电感L5的另一端分别连接第十九电感L19的一端、芯片型号为FHC40LG的第三场效应管的输入端，所述第十九电感L19的另一端分别连接第十电阻R10的一端、第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端分别连接第七电容C7的一端、第十一电感L11的一端、第八电容C8的一端、第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端分别连接第十一电阻R11的一端、第二十电感L20的一端，所述第二十电感L20的另一端分别连接第六电感L6的另一端以及芯片型号为FHC40LG的第四场效应管的输入端，所述第十电阻R10的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端、第十一电阻R11的另一端均接地，第十一电感L11的另一端连接电源；所述第三场效应管的输出端分别连接第二十一电感L21的一端、第九电容C9的一端，所述第二十一电感L21的另一端分别连接第十一电容C11的一端、第十二电阻R12的一端，所述第十二电阻R12的另一端分别连接第十二电感L12的一端、第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端分别连接第十二电容C12的一端、第二十二电感L22的一端，所述第二十二电感L22的另一端分别连接第四场效应管的输出端、第十电容C10的一端，所述第十一电容C11的另一端、第十二电容C12的另一端均接地，第十二电感L12的另一端连接电源；所述第九电容C9的另一端、第十电容C10的另一端分别连接型号为11305-3的第二90°电桥的引脚2、引脚1，所述第二90°电桥的引脚4通过第十四电阻R14接地，第二90°电桥的引脚3连接镜频滤波器Z1的输入端，所述镜频滤波器Z1的输出端连接下变频模块93的输入端。

所述下变频模块93包括混频器，所述混频器的芯片型号为HMC207AS8E；所述本振放大模块94、第一中频放大模块96、第二中频放大模块99均包括芯片型号为SGA-5386的中频放大器；对数检波模块和检波比较模块均包括对数检波放大器，所述对数检波放大器的芯片型号为AD8310。

接收机90具备噪声低、稳定性好、输入输出驻波小、抗干扰能力强以及宽动态范围等特点，不仅能输出模拟射频信号还能够输出对数视频信号，对数视频信号不仅具有很宽的动态范围，而且可以抑制接收机输出的杂波干扰电平，大大提高了本收发系统的可靠性。

如图6所示，所述激励源10包括芯片型号为HMC347C8的第一PIN开关N16，所述第一PIN开关N16的引脚7连接第三十九电容C39的一端，所述第三十九电容C39的另一端连接校准信号和询问信号，第一PIN开关N16的引脚1连接第四十一电容C41的一端，所述第四十一电容C41的另一端连接第三十三电阻R33的一端，所述第三十三电阻R33的另一端接地，第一PIN开关N16的引脚4连接第四十电容C40的一端，所述第四十电容C40的另一端连接芯片型号为HMC347C8的第二PIN开关N17的引脚4，第二PIN开关N17的引脚1连接第四十二电容C42的一端，所述第四十二电容C42的另一端连接第三十四电阻R34的一端，所述第三十四电阻R34的另一端接地，第二PIN开关N17的引脚7经过第四十三电容C43后连接第四十四电容C44的一端，所述第四十四电容C44的另一端分别连接第三十六电阻R36的一端、第三十五电阻R35的一端，所述第三十六电阻R36的另一端分别连接第三十七电阻R37的一端以及第四十五电容C45的一端，所述第三十五电阻R35的另一端、第三十七电阻R37的另一端均接地，所述第四十五电容C45的另一端连接芯片型号为SGA-4586的第一放大器N18的输入端，所述第一放大器N18的输出端分别连接第二十三电感L23的一端、第四十九电容C49的一端，所述第二十三电感L23的另一端分别连接第四十六电容C46的一端以及第四十九电阻R49的一端，所述第四十六电容C46的另一端接地，所述第四十九电阻R49的另一端分别连接第四十七电容C47的一端、第四十八电容C48的一端、第四十一电阻R41的一端以及电源，所述第四十九电容C49的另一端分别连接第三十八电阻R38的一端以及第三十九电阻R39的一端，所述第三十九电阻R39的另一端分别连接第四十电阻R40的一端以及第五十电容C50的一端，所述第三十八电阻R38的另一端、第四十电阻R40的另一端均接地，所述第五十电容C50的另一端连接芯片型号为SBA-5089的第二放大器N19的输入端，所述第二放大器N19的输出端分别连接第二十四电感L24的一端以及第五十二电容C52的一端，所述第二十四电感L24的另一端分别连接第五十一电容C51的一端以及第四十一电阻R41的另一端，所述第五十一电容C51的另一端接地，所述第五十二电容C52的另一端连接滤波器E1的输入端，所述滤波器E1的输出端分别连接第四十二电阻R42的一端以及第四十三电阻R43的一端，所述第四十三电阻R43的另一端分别连接第四十四电阻R44的一端以及第五十三电容C53的一端，所述第四十二电阻R42的另一端、第四十四电阻R44的另一端均接地，所述第五十三电容C53的另一端连接芯片型号为HMC347C8的第三PIN开关N20的引脚4，所述第三PIN开关N20的引脚1依次通过第五十四电容C54、第四十五电阻R45后接地，第三PIN开关N20的引脚7连接第五十五电容C55的一端，所述第五十五电容C55的另一端分别连接第四十六电阻R46的一端以及第四十七电阻R47的一端，所述第四十七电阻R47的另一端分别连接第四十八电阻R48的一端以及第五十六电容C56的一端，所述第四十六电阻R46的另一端、第四十八电阻R48的另一端均接地，所述第五十六电容C56的另一端连接发射前级组件20的输入端。

频率源输入的1030MHz、1090MHz信号经过第一PIN开关N16、第二PIN开关N17脉冲调制后送给第一放大器N18、第二放大器N19功率放大后，再经过第三PIN开关N20选择后送给发射前级组件20。

本发明还提供了一种集收发校准于一体的收发系统的工作方法，包括以下步骤：

所述收发系统的工作时序分为三个阶段，分别为校准阶段、询问阶段和接收阶段；

校准阶段主要是用来校准各接收站系统的到达时间误差，询问阶段主要是用来发射询问信号1030MHz信号给飞机，飞机接收到询问信号后发射含有特定信息的应答信号1090MHz信号给机场附近的接收站和二次雷达，接收阶段主要是各接收站通过接收飞机发过来的应答信号1090MHz信号进行低噪声放大、下变频、数字解调，解调后的信号经信号处理得到飞机的具体位置信息；

校准阶段：所述激励源10产生的1090MHz的校准信号和1030MHz的询问信号经过发射前级组件20放大后，发送至第一二选一开关30的输入端；所述第一二选一开关30选择输出1090MHz的校准信号至第一耦合器50的输入端即一端口，第一耦合器50的隔离端即三端口输出1090MHz的校准信号至第二二选一开关80的第二输入端，第一耦合器50的耦合端即二端口输出1090MHz的校准信号至第二耦合器60的输入端即一端口，所述第二耦合器60的隔离端即三端口输出校准信号至第二二选一开关80的第一输入端，第二二选一开关80选择第二耦合器60发送来的校准信号，并将校准信号发送至接收机90的输入端，接收机90对校准信号依次进行低噪声放大、下变频、数字解调后，发送至数字信号处理器进行校准；同时第二耦合器60的直通端即四端口输出校准信号至双工器70的二端口，双工器70对校准信号进行滤波选择后发送至外部收发天线，所述外部收发天线发射滤波选择后的校准信号至其他接收站；

虽然第二二选一开关80的第二输入端也有校准信号，但由于第二二选一开关80此时选择在第一输入端支路，开关具有很高的隔离度，因此不会干扰第二耦合器60送过来的校准信号；

询问阶段：所述激励源10产生的校准信号和询问信号经过发射前级组件20放大后，发送至第一二选一开关30的输入端；所述第一二选一开关30选择输出询问信号至发射末级组件40的输入端，发射末级组件40对询问信号进行功率放大，并将功率放大后的询问信号发送至双工器70的一端口，双工器70对询问信号进行滤波选择后发送至外部收发天线，所述外部收发天线发射滤波选择后的询问信号至飞机，飞机收到询问信号后发出应答信号；

接收阶段：所述外部收发天线接收飞机发出的应答信号，并将应答信号发送至双工器70，所述双工器70通过二端口将应答信号发送至第二耦合器60的输入端即四端口，所述第二耦合器60的直通端即一端口将应答信号发送至第一耦合器50的输入端即二端口，第一耦合器50的直通端即三端口输出应答信号至第二二选一开关80的第二输入端，第二二选一开关80选择输出第一耦合器50发送来的应答信号至接收机90，所述接收机90对应答信号依次进行低噪声放大、下变频、数字解调，经过解调后应答信号送入信号处理器，得到飞机的具体位置信息。

系统工作时序如图7所示，系统开始工作时，信号处理在每一个系统周期首先发送导前信号给各分系统，用于各分系统之间时间同步；在系统空闲期，校准站发射校准信号用来校准各接收系统的时间差，便于后面对各接收系统进行补偿；在询问期，系统通过发射站发射询问信号，附近飞机收到询问信号后，各自通过天线发送应答信息各，接收站除了校准期间外一直处于接收期，各接收站接收飞机发送过来的应答信号，信号处理根据各接收站接收到应答信号的时间差进行运算和时间差补偿，得到飞机的精确位置，因此本发明可以根据飞机发送应答信号的频率能够快速的更新飞机的位置从而达到快速精确的定位。

Claims (10)

1.一种集收发校准于一体的收发系统，其特征在于：包括激励源(10)、发射前级组件(20)、第一二选一开关(30)、发射末级组件(40)、第一耦合器(50)、第二耦合器(60)、双工器(70)、第二二选一开关(80)、接收机(90)；

激励源(10)，用于产生校准信号和询问信号，所述激励源(10)的输出端与发射前级组件(20)的输入端相连；

发射前级组件(20)，用于对激励源(10)送来的校准信号和询问信号进行功率放大，所述发射前级组件(20)的输出端与第一二选一开关(30)的公共端相连；

第一二选一开关(30)，用于在校准信号和询问信号之间切换选择，所述第一二选一开关(30)的第一输出端口输出校准信号至第一耦合器(50)的一端口，第一二选一开关(30)的第二输出端口输出询问信号至发射末级组件(40)的输入端；

发射末级组件(40)，用于对第一二选一开关(30)发送来的询问信号进行功率放大，并将功率放大后的询问信号发送至双工器(70)的一端口；

第一耦合器(50)，其二端口与第二耦合器(60)的一端口相连，第一耦合器(50)的三端口与第二二选一开关(80)的第二输入端相连接，第一耦合器(50)的四端口通过第一负载接地；

第二耦合器(60)，其二端口通过第二负载接地，第二耦合器(60)的三端口与第二二选一开关(80)的第一输入端相连接，第二耦合器(60)的四端口与双工器(70)的二端口相连接；

双工器(70)，用于将不同频率的收发信号进行分离，双工器(70)的公共端连接外部收发天线；

第二二选一开关(80)，用于对校准信号和应答信号进行选择，第二二选一开关(80)的输出端连接接收机(90)的输入端。

2.如权利要求1所述的一种集收发校准于一体的收发系统，其特征在于：所述发射前级组件(20)包括第一3W功率放大器(21)、第二180W功率放大器(22)、第一隔离器(23)，所述第一3W功率放大器(21)的输入端与激励源(10)的输出端相连接，第一3W功率放大器(21)的输出端与第二180W功率放大器(22)的输入端相连接，所述第二180W功率放大器(22)的输出端与第一隔离器(23)的输入端相连接，所述第一隔离器(23)的输出端与第一二选一开关(30)的输入端相连接。

3.如权利要求2所述的一种集收发校准于一体的收发系统，其特征在于：所述发射末级组件(40)包括第三1000W功率放大器(41)、第二隔离器(42)、第三耦合器(43)，所述第三1000W功率放大器(41)的输入端与第一二选一开关(30)的输出端相连接，第三1000W功率放大器(41)的输出端与第二隔离器(42)的输入端相连接，所述第二隔离器(42)的输出端与第三耦合器(43)的输入端相连接，所述第三耦合器(43)的输出端与双工器(70)的输入端相连接。

4.如权利要求3所述的一种集收发校准于一体的收发系统，其特征在于：所述接收机(90)包括限幅低噪声放大模块(91)、镜频抑制滤波模块(92)、下变频模块(93)、本振放大模块(94)、中频滤波模块(95)、第一中频放大模块(96)、低通滤波模块(97)、衰减模块(98)、第二中频放大模块(99)、三功分模块、对数检波模块、检波比较模块，所述限幅低噪声放大模块(91)的输入端与第二二选一开关(80)的输出端相连接，限幅低噪声放大模块(91)的输出端与镜频抑制滤波模块(92)的输入端相连接，所述镜频抑制滤波模块(92)的输出端、本振放大模块(94)的输出端均与下变频模块(93)的输入端相连接，所述下变频模块(93)的输出端与中频滤波模块(95)的输入端相连接，所述中频滤波模块(95)的输出端与第一中频放大模块(96)的输入端相连接，所述第一中频放大模块(96)的输出端与低通滤波模块(97)的输入端相连接，所述低通滤波模块(97)的输出端与衰减模块(98)的输入端相连接，所述衰减模块(98)的输出端与第二中频放大模块(99)的输入端相连接，所述第二中频放大模块(99)的输出端与三功分模块的输入端相连接，所述三功分模块的输出端分别与对数检波模块的输入端、检波比较模块的输入端相连接。

5.如权利要求4所述的一种集收发校准于一体的收发系统，其特征在于：所述限幅低噪声放大模块(91)包括第一90°电桥，所述第一90°电桥的型号为11305-3，第一90°电桥的引脚1通过第三十八电容C38连接输入信号，第一90°电桥的引脚2通过第三十七电容C37连接第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端接地，第一90°电桥的引脚3、引脚4均连接镜频抑制滤波模块(92)的输入端。

6.如权利要求5所述的一种集收发校准于一体的收发系统，其特征在于：所述镜频抑制滤波模块(92)包括第一电感L1和第二电感L2，所述第一电感L1的一端与第一90°电桥的引脚3相连接，第一电感L1的另一端分别连接第三电感L3的一端、芯片型号为FHC40LG的第一场效应管的输入端，所述第三电感L3的另一端分别连接第二电阻R2的一端、第四电阻R4的一端，所述第二电阻R2的另一端分别连接第一电容C1的一端、第九电感L9的一端、第二电容C2的一端、第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端分别连接第五电阻R5的一端、第四电感L4的一端，所述第四电感L4的另一端分别连接第二电感L2的一端、芯片型号为FHC40LG的第二场效应管的输入端，所述第二电感L2的另一端连接第一90°电桥的引脚4，所述第四电阻R4的另一端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第五电阻R5的另一端均接地，第九电感L9的另一端连接电源；第一场效应管的输出端分别连接第七电感L7的一端、第五电容C5的一端，所述第七电感L7的另一端分别连接第三电容C3的一端以及第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端分别连接第十电感L10的一端、第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端分别连接第四电容C4的一端、第八电感L8的一端，所述第八电感L8的另一端分别连接第二场效应管的输出端以及第六电容C6的一端，所述第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端均接地，第十电感L10的另一端连接电源；所述第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端分别连接第五电感L5的一端、第六电感L6的一端，所述第五电感L5的另一端分别连接第十九电感L19的一端、芯片型号为FHC40LG的第三场效应管的输入端，所述第十九电感L19的另一端分别连接第十电阻R10的一端、第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端分别连接第七电容C7的一端、第十一电感L11的一端、第八电容C8的一端、第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端分别连接第十一电阻R11的一端、第二十电感L20的一端，所述第二十电感L20的另一端分别连接第六电感L6的另一端以及芯片型号为FHC40LG的第四场效应管的输入端，所述第十电阻R10的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端、第十一电阻R11的另一端均接地，第十一电感L11的另一端连接电源；所述第三场效应管的输出端分别连接第二十一电感L21的一端、第九电容C9的一端，所述第二十一电感L21的另一端分别连接第十一电容C11的一端、第十二电阻R12的一端，所述第十二电阻R12的另一端分别连接第十二电感L12的一端、第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端分别连接第十二电容C12的一端、第二十二电感L22的一端，所述第二十二电感L22的另一端分别连接第四场效应管的输出端、第十电容C10的一端，所述第十一电容C11的另一端、第十二电容C12的另一端均接地，第十二电感L12的另一端连接电源；所述第九电容C9的另一端、第十电容C10的另一端分别连接型号为11305-3的第二90°电桥的引脚2、引脚1，所述第二90°电桥的引脚4通过第十四电阻R14接地，第二90°电桥的引脚3连接镜频滤波器Z1的输入端，所述镜频滤波器Z1的输出端连接下变频模块(93)的输入端。

7.如权利要求6所述的一种集收发校准于一体的收发系统，其特征在于：所述激励源(10)包括芯片型号为HMC347C8的第一PIN开关N16，所述第一PIN开关N16的引脚7连接第三十九电容C39的一端，所述第三十九电容C39的另一端连接校准信号和询问信号，第一PIN开关N16的引脚1连接第四十一电容C41的一端，所述第四十一电容C41的另一端连接第三十三电阻R33的一端，所述第三十三电阻R33的另一端接地，第一PIN开关N16的引脚4连接第四十电容C40的一端，所述第四十电容C40的另一端连接芯片型号为HMC347C8的第二PIN开关N17的引脚4，第二PIN开关N17的引脚1连接第四十二电容C42的一端，所述第四十二电容C42的另一端连接第三十四电阻R34的一端，所述第三十四电阻R34的另一端接地，第二PIN开关N17的引脚7经过第四十三电容C43后连接第四十四电容C44的一端，所述第四十四电容C44的另一端分别连接第三十六电阻R36的一端、第三十五电阻R35的一端，所述第三十六电阻R36的另一端分别连接第三十七电阻R37的一端以及第四十五电容C45的一端，所述第三十五电阻R35的另一端、第三十七电阻R37的另一端均接地，所述第四十五电容C45的另一端连接芯片型号为SGA-4586的第一放大器N18的输入端，所述第一放大器N18的输出端分别连接第二十三电感L23的一端、第四十九电容C49的一端，所述第二十三电感L23的另一端分别连接第四十六电容C46的一端以及第四十九电阻R49的一端，所述第四十六电容C46的另一端接地，所述第四十九电阻R49的另一端分别连接第四十七电容C47的一端、第四十八电容C48的一端、第四十一电阻R41的一端以及电源，所述第四十七电容C47的另一端和所述第四十八电容C48的另一端均接地，所述第四十九电容C49的另一端分别连接第三十八电阻R38的一端以及第三十九电阻R39的一端，所述第三十九电阻R39的另一端分别连接第四十电阻R40的一端以及第五十电容C50的一端，所述第三十八电阻R38的另一端、第四十电阻R40的另一端均接地，所述第五十电容C50的另一端连接芯片型号为SBA-5089的第二放大器N19的输入端，所述第二放大器N19的输出端分别连接第二十四电感L24的一端以及第五十二电容C52的一端，所述第二十四电感L24的另一端分别连接第五十一电容C51的一端以及第四十一电阻R41的另一端，所述第五十一电容C51的另一端接地，所述第五十二电容C52的另一端连接滤波器E1的输入端，所述滤波器E1的输出端分别连接第四十二电阻R42的一端以及第四十三电阻R43的一端，所述第四十三电阻R43的另一端分别连接第四十四电阻R44的一端以及第五十三电容C53的一端，所述第四十二电阻R42的另一端、第四十四电阻R44的另一端均接地，所述第五十三电容C53的另一端连接芯片型号为HMC347C8的第三PIN开关N20的引脚4，所述第三PIN开关N20的引脚1依次通过第五十四电容C54、第四十五电阻R45后接地，第三PIN开关N20的引脚7连接第五十五电容C55的一端，所述第五十五电容C55的另一端分别连接第四十六电阻R46的一端以及第四十七电阻R47的一端，所述第四十七电阻R47的另一端分别连接第四十八电阻R48的一端以及第五十六电容C56的一端，所述第四十六电阻R46的另一端、第四十八电阻R48的另一端均接地，所述第五十六电容C56的另一端连接发射前级组件(20)的输入端。

8.如权利要求7所述的一种集收发校准于一体的收发系统，其特征在于：所述下变频模块(93)包括混频器，所述混频器的芯片型号为HMC207AS8E；所述本振放大模块(94)、第一中频放大模块(96)、第二中频放大模块(99)均包括芯片型号为SGA-5386的中频放大器；对数检波模块和检波比较模块均包括对数检波放大器，所述对数检波放大器的芯片型号为AD8310。

9.如权利要求5所述的一种集收发校准于一体的收发系统，其特征在于：所述校准信号为1090MHz；询问信号为1030MHz。

10.一种如权利要求1～9任意一项所述的集收发校准于一体的收发系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述收发系统的工作时序分为三个阶段，分别为校准阶段、询问阶段和接收阶段；

校准阶段：所述激励源(10)产生的校准信号和询问信号经过发射前级组件(20)放大后，发送至第一二选一开关(30)的输入端；所述第一二选一开关(30)选择输出校准信号至第一耦合器(50)的输入端即一端口，第一耦合器(50)的隔离端即三端口输出校准信号至第二二选一开关(80)的第二输入端，第一耦合器(50)的耦合端即二端口输出校准信号至第二耦合器(60)的输入端即一端口，所述第二耦合器(60)的隔离端即三端口输出校准信号至第二二选一开关(80)的第一输入端，第二二选一开关(80)选择第二耦合器(60)发送来的校准信号，并将校准信号发送至接收机(90)的输入端，接收机(90)对校准信号依次进行低噪声放大、下变频、数字解调后，发送至数字信号处理器进行校准；同时第二耦合器(60)的直通端即四端口输出校准信号至双工器(70)的二端口，双工器(70)对校准信号进行滤波选择后发送至外部收发天线，所述外部收发天线发射滤波选择后的校准信号至其他接收站；

询问阶段：所述激励源(10)产生的校准信号和询问信号经过发射前级组件(20)放大后，发送至第一二选一开关(30)的输入端；所述第一二选一开关(30)选择输出询问信号至发射末级组件(40)的输入端，发射末级组件(40)对询问信号进行功率放大，并将功率放大后的询问信号发送至双工器(70)的一端口，双工器(70)对询问信号进行滤波选择后发送至外部收发天线，所述外部收发天线发射滤波选择后的询问信号至飞机，飞机收到询问信号后发出应答信号；

接收阶段：所述外部收发天线接收飞机发出的应答信号，并将应答信号发送至双工器(70)，所述双工器(70)通过二端口将应答信号发送至第二耦合器(60)的输入端即四端口，所述第二耦合器(60)的直通端即一端口将应答信号发送至第一耦合器(50)的输入端即二端口，第一耦合器(50)的直通端即三端口输出应答信号至第二二选一开关(80)的第二输入端，第二二选一开关(80)选择输出第一耦合器(50)发送来的应答信号至接收机(90)，所述接收机(90)对应答信号依次进行低噪声放大、下变频、数字解调，经过解调后应答信号送入信号处理器，得到飞机的具体位置信息。

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