CN114039611A - 一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统 - Google Patents
一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114039611A CN114039611A CN202111313118.6A CN202111313118A CN114039611A CN 114039611 A CN114039611 A CN 114039611A CN 202111313118 A CN202111313118 A CN 202111313118A CN 114039611 A CN114039611 A CN 114039611A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- channel
- intermediate frequency
- radio frequency
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 80
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 101001091538 Homo sapiens Pyruvate kinase PKM Proteins 0.000 description 1
- 102100034911 Pyruvate kinase PKM Human genes 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/0003—Software-defined radio [SDR] systems, i.e. systems wherein components typically implemented in hardware, e.g. filters or modulators/demodulators, are implented using software, e.g. by involving an AD or DA conversion stage such that at least part of the signal processing is performed in the digital domain
- H04B1/0007—Software-defined radio [SDR] systems, i.e. systems wherein components typically implemented in hardware, e.g. filters or modulators/demodulators, are implented using software, e.g. by involving an AD or DA conversion stage such that at least part of the signal processing is performed in the digital domain wherein the AD/DA conversion occurs at radiofrequency or intermediate frequency stage
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
- H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
- H04B1/16—Circuits
Abstract
本发明公开了一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统，接收机的功能性能指标全面满足ARINC 716‑11、DO‑186B话音通信接收要求和ARINC 750‑4、DO‑224D、DO‑281B数据通信接收要求，不用依赖于进口接收机即可满足相应指标，为现有的机载通信系统提供了一种新的等价路线，为电台接收通道提供一个稳定的中频信号；同时将两个独立的VHF接收信道设计成一个接收机减少了电台数量，同时又增加了可用信道数，提高了可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及机载通信技术领域，具体涉及一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统。
背景技术
目前民航VHF通信设备无论是机载电台还是地面电台，都只是单通道设计，即一部电台只有一个收发通道。为了保证地空通信畅通，无论波音还是空客所有民航飞机全部采用电台冗余备份的方式保证通信可靠性，各机型标配多部单通道VHF电台，多个电台提供了多个收发通道，互为备份共同组成了机载VHF收发信系统；但是随着通信通道和机载设备的增加，飞机上空间有限，且对于ARINC 716-11、DO-186B话音通信接收要求和ARINC 750-4、DO-224D、DO-281B数据通信接收要求的指标，需要国外设计的接收机才能实现；鉴于此，希望能够减少电台配置数量的同时还能提高通信系统的可靠性，设计出能够实现国外设计接收机等价替代的技术方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：目前民航VHF通信系统对于ARINC 716-11、DO-186B话音通信接收要求和ARINC 750-4、DO-224D、DO-281B数据通信接收要求的指标，对国外设计的接收机本依赖性较强，而现有的冗余备份方式随着通信通道和机载设备的增加，占用了飞机较大的空间，本发明目的在于提供一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统，以解决了上述技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本方案提供一种新型民航机载双通道甚高频接收机，包括：第一通道、第二通道和数字信号处理器；
外部接收信号进入第一通道经过射频处理得到第一射频信号，第一射频信号再经中频处理后得到中频信号，中频信号经数字信号处理装置解调后输出；
同时外部接收信号还进入第二通道经过射频处理得到第二射频信号，第二射频信号再经中频处理后得到中频信号，中频信号经数字信号处理器解调后输出；
所述第一通道和第二通道具有独立的自动增益控制单元，各自动增益控制单元根据通信指标调控通道内的信号。
本方案工作原理：为了保证地空通信畅通，无论波音还是空客所有民航飞机全部采用电台冗余备份的方式保证通信可靠性，各机型标配多部单通道VHF电台，多个电台提供了多个收发通道，互为备份共同组成了机载VHF收发信系统；但是随着通信通道和机载设备的增加，飞机上空间有限，且对于ARINC 716-11、DO-186B话音通信接收要求和ARINC 750-4、DO-224D、DO-281B数据通信接收要求的指标，需要国外设计的接收机才能实现；本发明是为国产民航大飞机专门研发的国内首款机载双通道电台的接收机，开创性的提出将两个独立的VHF接收信道(VHF信道A和VHF信道B)设计成一个接收机，两个通道支持使用一根天线同时进行接收。两个通道由机载主用电源和备用电源分别供电，可同时工作于不同频率，实现了在单个电台中获得两个传统电台的接收功能。通过本发明，民航飞机只需配备2部电台，就能实现4个通道的接收能力，较传统的3部电台提供3通道接收能力，单电台效能有了本质性提升，即减少了电台数量，同时又增加了可用信道数，提高了可靠性。本发明是VHF频段下应用软件无线电思想设计中频接收通路的方案，该接收机可以作为一个模块运用到民航地面/机载VHF中频数字化电台或运用软件无线电技术的电台内作为电台接收通道提供一个稳定的中频信号。本方案设计的接收机功能性能指标全面满足ARINC 716-11、DO-186B话音通信接收要求和ARINC 750-4、DO-224D、DO-281B数据通信接收要求，不用依赖于进口接收机即可满足相应指标，为现有的机载通信系统提供了一种新的等价路线，为电台接收通道提供一个稳定的中频信号。
本方案对每条通道设立独立的AGC，调节方便精准。
进一步优化方案为，还包括功率分配器，所述外部接收信号由功率分配器接收，功率分配器再将外部接收信号同时发送至第一通道和第二通道。
进一步优化方案为，所述第一通道和第二通道均包括：依次串联的射频处理模块、混频器和中频处理模块，射频处理模块和中频处理模块具有独立的自动增益控制单元；
在第一通道中：外部接收信号经过射频处理模块处理得到第一射频信号；第一射频信号先经过混频器混频处理后，再经中频处理模块中频处理后得到中频信号；
在第二通道中：外部接收信号经过射频处理模块处理得到第二射频信号；第二射频信号先经过混频器混频处理后，再经中频处理模块中频处理后得到中频信号。
进一步优化方案为，所述混频处理过程包括：
在第一通道中：混频器将第一射频信和外部输入的本振信号A混频后得到信号C，
在第二通道中：混频器将第二射频信和外部输入的本振信号B混频后得到信号C。
进一步优化方案为，所述射频处理模块包括：依次串联的第一数控衰减器、第一放大器、第一低通滤波器、第一电调滤波器、第二数控衰减器、第二放大器、第二低通滤波器和第二电调滤波器；
所述射频处理模块的自动增益控制单元包括：第一检波器、第一ADC和第一FPGA；第一检波器连接在第二电调滤波器后，第一ADC和第一FPGA串联在第一检波器之后；第一FPGA通过第一数控衰减器调节第一放大器；第一FPGA通过第二数控衰减器调节第二放大器。
进一步优化方案为，所述中频处理模块包括：依次串联的低通滤波器、第三放大器、晶体滤波器、第三数控衰减器、第四放大器、第五数控衰减器、第五放大器、第六数控衰减器和第六放大器；
所述中频处理模块的自动增益控制单元包括：第二检波器、第二ADC和第二FPGA；第二检波器连接在第六放大器后，第二ADC和第二FPGA串联在第二检波器之后；第二FPGA通过第三数控衰减器调节第四放大器，第二FPGA通过第五数控衰减器调节第五放大器，第二FPGA通过第六数控衰减器调节第六放大器。
外部接收信号经过功率分配器同时分配至第一通道和第二通道；依次经过高通滤波、数控衰减后进入第一级低噪声放大器，再经过低通滤波器、电调滤波器、数控衰减器后进入第二级低噪声放大器，此后再经过低通滤波器、第二级电调滤波器后得到第一射频信号或第二射频信号，第一射频信号或第二射频信号进入混频器，通过混频器与外部输入的本振混频至21.4MHz中频信号。第一射频信号和第二射频信号分别位于不同的频率，因此为了混频至同一中频信号，需要在两个通道的混频器中输入不同的本振信号。
中频信号经过低通滤波、放大后进入晶体滤波器，此后经过三级数控衰减器和放大器组合后输出最终的中频输出信号。
每个通道中设计了两级独立的自动增益控制单元(AGC)，分别控制射频部分和中频部分；射频输出信号或中频输出信号经过检波后的检波电平送至ADC采样，由FPGA分析采样数据，产生控制信号控制数控衰减器的衰减设置，最终稳定相应的输出电平。
接收机后端通过16位A/D设备直接模拟到数字(A/D)转换，并应用同相(I)和正交(Q)信号发送至数字信号处理器(DSP)进行解调；噪音及用于调幅(AM)语音的载波静噪由DSP数字信号处理器软件提供。
进一步优化方案为，所述通信指标包括：第一射频信号频率为118MHz-137MHz；中频信号频率为21.4MHz。
进一步优化方案为，所述自动增益控制单元建立时间和释放时间为100μs≤t≤250us。
进一步优化方案为，所述中频信号用同相信号和正交信号形式发送至数字信号处理器进行解调。
本方案还提供一种民航机载双通道甚高频通信系统，包括上述的新型民航机载双通道甚高频接收机。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统，接收机的功能性能指标全面满足ARINC 716-11、DO-186B话音通信接收要求和ARINC 750-4、DO-224D、DO-281B数据通信接收要求，不用依赖于进口接收机即可满足相应指标，为现有的机载通信系统提供了一种新的等价路线，为电台接收通道提供一个稳定的中频信号；同时将两个独立的VHF接收信道设计成一个接收机减少了电台数量，同时又增加了可用信道数，提高了可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
在附图中：
图1为新型民航机载双通道甚高频接收机示意图；
图2为新型民航机载双通道甚高频接收机原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供一种新型民航机载双通道甚高频接收机，如图1所示，包括：第一通道、第二通道和数字信号处理器；
外部接收信号进入第一通道经过射频处理得到第一射频信号，第一射频信号再经中频处理后得到中频信号，中频信号经数字信号处理装置解调后输出；
同时外部接收信号还进入第二通道经过射频处理得到第二射频信号，第二射频信号再经中频处理后得到中频信号，中频信号经数字信号处理器解调后输出；
所述第一通道和第二通道具有独立的自动增益控制单元，各自动增益控制单元根据通信指标调控通道内的信号。
还包括功率分配器，所述外部接收信号由功率分配器接收，功率分配器再将外部接收信号同时发送至第一通道和第二通道。
所述第一通道和第二通道均包括：依次串联的射频处理模块、混频器和中频处理模块，射频处理模块和中频处理模块具有独立的自动增益控制单元；
在第一通道中：外部接收信号经过射频处理模块处理得到第一射频信号；第一射频信号先经过混频器混频处理后，再经中频处理模块中频处理后得到中频信号；
在第二通道中：外部接收信号经过射频处理模块处理得到第二射频信号；第二射频信号先经过混频器混频处理后，再经中频处理模块中频处理后得到中频信号。
所述混频处理过程包括：
在第一通道中：混频器将第一射频信和外部输入的本振信号A混频后得到信号C，
在第二通道中：混频器将第二射频信和外部输入的本振信号B混频后得到信号C。
所述射频处理模块包括：依次串联的第一数控衰减器、第一放大器、第一低通滤波器、第一电调滤波器、第二数控衰减器、第二放大器、第二低通滤波器和第二电调滤波器；
所述射频处理模块的自动增益控制单元包括：第一检波器、第一ADC和第一FPGA；第一检波器连接在第二电调滤波器后，第一ADC和第一FPGA串联在第一检波器之后；第一FPGA通过第一数控衰减器调节第一放大器；第一FPGA通过第二数控衰减器调节第二放大器。
所述中频处理模块包括：依次串联的低通滤波器、第三放大器、晶体滤波器、第三数控衰减器、第四放大器、第五数控衰减器、第五放大器、第六数控衰减器和第六放大器；
所述中频处理模块的自动增益控制单元包括：第二检波器、第二ADC和第二FPGA；第二检波器连接在第六放大器后，第二ADC和第二FPGA串联在第二检波器之后；第二FPGA通过第三数控衰减器调节第四放大器，第二FPGA通过第五数控衰减器调节第五放大器，第二FPGA通过第六数控衰减器调节第六放大器。
所述通信指标包括：
第一射频信号频率为118MHz-137MHz；
中频信号频率为21.4MHz。
所述自动增益控制单元建立时间和释放时间为100μs≤t≤250us。
所述中频信号用同相信号和正交信号形式发送至数字信号处理器进行解调。
实施例2
基于上一实施例本实施例提供一种民航机载双通道甚高频通信系统，包括上述的新型民航机载双通道甚高频接收机，具体结构如图2所示。对应的主要技术指标分析如下：
按射频有用信号为-102dBm输入时，中频输出信号的信噪比不小于19dB，可计算允许的噪声系数最大值为：
NFmax＝-102-19-10*log10(22e3)-(-174)＝9.57dB
式中：-102为灵敏度要求dBm；
19为信噪比要求dB；
22e3为中频带宽Hz；
-174为常温基底噪声dBm/Hz；
按射频有用信号为-105dBm输入时，输出中频幅度≥-45dBm，则最低增益为：
Gainmin＝-45-(-105)＝60dB
式中：-45为输出中频幅度；
-105为输入射频信号幅度；
通道增益分配及噪声系数见表1。
表1各级增益及噪声系数表
| 名称 | 增益 | 单级NF | 级联增益 | 级联NF | NF贡献 |
| 高通滤波器 | -1.30 | 1.30 | -1.30 | 1.30 | 1.30 |
| 限幅器 | -0.30 | 0.30 | -1.60 | 1.60 | 0.30 |
| 数控衰减器 | -1.40 | 1.40 | -3.00 | 3.00 | 1.40 |
| 射频放大器 | 16.00 | 1.90 | 13.00 | 4.90 | 1.90 |
| 低通滤波器 | -1.20 | 1.20 | 11.80 | 4.92 | 0.02 |
| 电调滤波器 | -4.00 | 4.00 | 7.80 | 5.06 | 0.14 |
| 数控衰减器 | -1.40 | 1.40 | 6.40 | 5.14 | 0.08 |
| 射频放大器 | 16.00 | 1.90 | 22.40 | 5.31 | 0.16 |
| 低通滤波器 | -1.20 | 1.20 | 21.20 | 5.31 | 0.00 |
| 电调衰减器 | -4.00 | 4.00 | 17.20 | 5.33 | 0.01 |
| 耦合器 | -1.20 | 1.20 | 16.00 | 5.33 | 0.01 |
| 滤波器 | -1.20 | 1.20 | 14.80 | 5.34 | 0.01 |
| 混频器 | -6.20 | 6.20 | 8.60 | 5.47 | 0.13 |
| 滤波器 | -1.20 | 1.20 | 7.40 | 5.53 | 0.05 |
| 中频放大器 | 15.00 | 3.70 | 22.40 | 5.82 | 0.29 |
| 晶体滤波器 | -4.00 | 4.00 | 18.40 | 5.83 | 0.01 |
| 数控衰减器 | -1.40 | 1.40 | 17.00 | 5.83 | 0.01 |
| 中频放大器 | 16.60 | 4.20 | 33.60 | 5.87 | 0.04 |
| 中频放大器 | 16.60 | 4.20 | 50.20 | 5.87 | 0.00 |
| 数控衰减器 | -1.40 | 1.40 | 48.80 | 5.87 | 0.00 |
| 中频放大器 | 16.60 | 4.20 | 65.40 | 5.87 | 0.00 |
| 带通滤波器 | -4.70 | 4.70 | 60.70 | 5.87 | 0.00 |
| 中频放大器 | 16.60 | 4.20 | 77.30 | 5.87 | 0.00 |
| 数控衰减器 | -1.40 | 1.40 | 75.90 | 5.87 | 0.00 |
| 中频放大器 | 16.60 | 4.20 | 92.50 | 5.87 | 0.00 |
| 中频放大器 | 16.60 | 4.20 | 109.10 | 5.87 | 0.00 |
| 带通滤波器 | -4.70 | 4.70 | 104.40 | 5.87 | 0.00 |
| 耦合器 | -1.20 | 1.20 | 103.20 | 5.87 | 0.00 |
由表1可知，接收机总的噪声系数为5.87dB，与最大允许值9.57dB有3.7dB余量。因此对应-102dBm输入射频信号电平的中频输出信噪比为：19+3.7＝22.7dB；
接收机总的增益为103.2dB，与最小允许值60dB有43.2dB余量；此处余量较大，可通过软件控制数控衰减器来调整。
按输入信号电平范围要求：灵敏度～+7dBm与输出中频信号电平(-45～-5)dBm要求，除增益外，接收通路还应设计足够的AGC控制范围，并合理控制AGC。
AGC控制范围：
按射频处理模块AGC的起控稳定输出幅度为-20dBm，射频信号的最大总增益为17dB，最大输入信号电平为+7dBm，则最小的射频处理模块AGC控制范围为：
RFAGC_RANGEmin＝+7+17-(-20)＝44dB
由于射频处理模块的AGC使接收机中频链路的最大输入信号电平为固定值，在射频处理模块的AGC稳定输出之后的链路增益按预计87.2dB(实际余量43.2dB)，输出中频信号电平按-12dBm计算。则最小的中频处理模块AGC控制范围为：
IFAGC_RANGEmin＝-20+87.2-(-12)＝79.2dB
上述计算值在链路总增益按下降设计，可减去实际余量43.2dB，即36dB。
电路设计中，射频处理模块AGC和中频处理模块AGC均采用数控衰减器HMC472ALP4E来实现。
其技术参数如下：
射频处理模块部分使用两片HMC472ALP4E，因此射频处理模AGC控制范围为63dB。
中频处理模块部分使用三片HMC472ALP4E，因此中频处理模块AGC控制范围为94.5dB。AGC控制方法：
按要求-70dBm不起控，取4dB余量，即-66dBm输入电平不起控；为保证-102dBm输入信号电平满足输出中频信号电平最低值-45dBm，同时在相同增益状态下(AGC不起控)-66dBm时输出中频信号电平最大值-5dBm，综合考虑后不同输入信号电平的接收通路各级电平见表2。
表2不同输入信号电平的各级信号电平表
从表2可知，外部输入信号电平为-102dBm时，输出中频信号电平为-42.8dBm，与指标要求最低值-45dBm仅有2dB余量，而起控后输出中频信号的稳定值-7dBm与指标要求的上限值-5dBm也为2dB余量。设计取得了上下限的均衡，但余量都很小。
中频、镜频抑制：
外部输入信号为118MHz～137MHz，输出中频为21.4MHz，镜频频率(从天线进入的外界干扰信号)在160.8MHz～179.8MHz。
信号进入中频处理模块部分后，每级电调滤波器对其有50dB的抑制作用，两级电调滤波器可以满足100dB中频抑制需求；
镜频信号进入中频处理模块部分后，两级电调滤波器对中频抑制度为70dB，还需30dB抑制才能满足100dB镜频抑制要求。分配到两级低通滤波器，每级低通滤波器需提供15dB抑制。
邻道抑制、中频选择性：
邻道抑制、中频选择性主要由宽窄带晶体滤波器保证。本设计中选用的晶体滤波器特性如下：
25kHz宽带晶体滤波器选用成都远星公司的MQCF-3015-22KA，其6dB带宽实测≥±11kHz，60dB带宽实测≤±22kHz,满足指标要求。
互调响应抑制：
互调响应抑制：外部输入信号中的射频有用信号为-75dBm时，在偏离有用信号±1MHz和±2MHz处同时加入-32dBm的干扰时，中频输出信号的有用信号产生的互调信号应≥19dB。
在规定条件下，有用信号电平与互调电平计算见表3。
表3互调响应抑制电平计算表
注：表中OIP3为100的实际可能低于100，但仍较高，不会较大影响最终计算结果。
从表3可知，晶体滤波器前的有用信号电平与三阶互调信号IM3电平的差值约为53dB，晶体滤波器后干扰信号被极大抑制，不会再产生更高的IM3电平。可认为有干扰信号互调引起的信噪比为53dB。而此时的接收通路总的噪声系数为8.18dB，同样不影响-75dBm有用信号的正常接收。因此互调响应抑制满足要求。
收通道抗干扰能力
与互调响应抑制时的计算方法相同，可计算得在-87dBm有用信号，-27dBm干扰信号同时输入接收机的情况下，接收通路的总噪声系数为9.41dB，且各级均工作在较好的线性区，能够满足正常接收-87dBm信号的要求。较远的-7dBm信号至少能通过前级滤波器抑制到比-27dBm干扰信号时更低，而不影响AGC的工作使噪声系数更加恶化。因此只需分析接收机的滤波性能能否满足要求。
各邻道抑制
各邻道抑制均由晶体滤波器来完成。按要求只需达到-27-(-87)＝60dB抑制的要求。此指标晶体滤波器可以满足。
108～156MHz
此项及之后的干扰信号与邻道抑制的区别是除了晶体滤波器抑制的需求外，还应计算各特殊频点的干扰。
由于是一次变频结构，中频频率为21.4MHz。对接收通道影响最大的杂散频率为f+10.7MHz。
f+10.7MHz的杂散信号进入通道后，两级电调滤波器对其有15dB抑制，混频器对其有60dB抑制，能够满足-33-(-87)+19＝73dB的杂散抑制要求。
50kHz～1215.000MHz
此频率范围影响最大的杂散频率为镜频，因此对镜频抑制提出了-7-(-87)+19＝99dB的要求。此项要求已在前面论述过。
87.500MHz～107.900MHz
此频率范围在接收通道输入端有专门的高通滤波器来抑制，再加上电调滤波器的抑制，经实测能够满足要求。
抗烧毁保护
抗烧毁保护采用SKYWORKS的限幅二极管SMP1330-005来实现。SMP1330-005能承受连续波输入功率1W(30dBm)，且能将+27dBm输入电平衰减至约16.5dBm，而后级放大器的最大输入功率为+23dBm。因此能满足抗烧毁电平+27dBm的指标要求。
射频自检设计
在一定输入射频信号电平下，使射频AGC起控，通过比较AGC稳定后射频数控衰减器值与设定值，得出自检结果。
中频自检设计
在一定输入射频信号电平下，使中频AGC起控，通过比较AGC稳定后中频数控衰减器值与设定值，得出自检结果。
电流核算
+5V(+5V具体耗电量见表4。)
表4 +5V电流消耗表
关于+24V只供给运放使用，且带载很轻，总功耗很小。
本实施例中ADC采用AD9057
本实施例中数控衰减器采用HMC472ALP4E
本实施例中FPGA采用XC7A35T-1FTG256I
Logic Cells： 33280
Slices： 5200
Maximum Distributed RAM(Kb)：400
Digital Signal Processing Metrics：464MHz。
本实施例实现的技术指标：
输入射频信号频率范围：118MHz～137MHz；
输入射频信号电平：(灵敏度～+7)dBm；
输出中频信号频率：21.4MHz；
输出中频信号电平：(-45～-5)dBm；
中频输出信号的信噪比：
调制方式为D8PSK，码率为10.5ksym/s，无干扰；
常温条件下：射频有用信号-102dBm输入时，中频输出信号的信噪比不小于19dB(或者EVM≤10％)；
常温调节下：射频有用信号-87dBm输入时，中频输出信号的信噪比不小于23dB(或者EVM≤7％)；
极限温度条件下：射频有用信号-99dBm输入时，中频输出信号的信噪比不小于19dB(或者EVM≤10％)。
群时延抖动：≤15us。(±7kHz)
互调响应抑制：射频有用信号为-75dBm时，在偏离有用信号±1MHz和±2MHz处同时加入-32dBm的干扰时，中频输出的有用信号-产生的互调信号应≥19dB。
传导寄生辐射：
108MHz～137MHz(除工作频点外)：≤-64dBm；
9kHz～1GHz(除108MHz～137MHz)：≤-57dBm；
1GHz～4GHz：≤-47dBm；
工作频点寄生辐射：≤-83dBm(射频输入口)。
25kHz频道间隔中频选择性：
6dB带宽：≥±11kHz；
60dB带宽：≤±25kHz；
射频处理模块的AGC控制：
建立时间和释放时间：100μs≤t≤250us；
AGC控制：
起控输入信号的电平：≥-70dBm；
起控后中频输出信号的电平：-5dBm～-25dBm；
AGC回滞：3～5dB。
链路增益状态上报：模块通过RSSI串口上报链路增益状态和起控状态。
收通道抗干扰能力：
叠加到中频有用带宽内的干扰或噪声电平应至少低于有用信号电平19dB(包含中频和镜频干扰)；
偏离有用信号±10MHz以内的干扰信号，其中频输出干扰幅度应不高于有用信号；
偏离有用信号±10MHz以外的干扰信号，其中频输出干扰幅度应至少低于有用信号19dB。
输入射频特性：当存在以下情况之一时，中频输出应能满足规定的中频输出特性。
第一邻道抑制比：期望信号参考电平为-87dBm时，第一邻道抑制不小于44dB(干扰信号为FM，调制频率400Hz，频偏5.25kHz)；
VHF航空频带内的干扰抑制，期望信号参考电平为-87dBm，干扰为如下情况：
第二邻道(±50kHz)：干扰信号功率为-33dBm，无调制信号；
第三邻道(±75kHz)：干扰信号功率为-33dBm，无调制信号；
第四邻道(±100kHz)：干扰信号功率为-27dBm，无调制信号；
偏离标称频点±1MHz处：干扰信号功率为-27dBm，无调制信号。
抗烧毁电平：27dBm；
电源功耗：
+5V电源：+5V±0.3V，电源功耗：≤5W；
+24V电源：+24V±1V，电源功耗：≤10W
可靠性要求
MTBF(θ1)：不小于100000小时。
环境适应性
工作温度：-20℃～+70℃(自然散热)
存储温度：-40℃～+75℃
相对湿度：95％(环境温度40℃±2℃)。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型民航机载双通道甚高频接收机，其特征在于，包括：第一通道、第二通道和数字信号处理器；
外部接收信号进入第一通道经过射频处理得到第一射频信号，第一射频信号再经中频处理后得到中频信号，中频信号经数字信号处理装置解调后输出；
同时外部接收信号还进入第二通道经过射频处理得到第二射频信号，第二射频信号再经中频处理后得到中频信号，中频信号经数字信号处理器解调后输出；
所述第一通道和第二通道具有独立的自动增益控制单元，各自动增益控制单元根据通信指标调控通道内的信号。
2.根据权利要求1所述的一种新型民航机载双通道甚高频接收机，其特征在于，还包括功率分配器，所述外部接收信号由功率分配器接收，功率分配器再将外部接收信号同时发送至第一通道和第二通道。
3.根据权利要求1所述的一种新型民航机载双通道甚高频接收机，其特征在于，所述第一通道和第二通道均包括：依次串联的射频处理模块、混频器和中频处理模块，射频处理模块和中频处理模块具有独立的自动增益控制单元；
在第一通道中：外部接收信号经过射频处理模块处理得到第一射频信号；第一射频信号先经过混频器混频处理后，再经中频处理模块中频处理后得到中频信号；
在第二通道中：外部接收信号经过射频处理模块处理得到第二射频信号；第二射频信号先经过混频器混频处理后，再经中频处理模块中频处理后得到中频信号。
4.根据权利要求3所述的一种新型民航机载双通道甚高频接收机，其特征在于，所述混频处理过程包括：
在第一通道中：混频器将第一射频信和外部输入的本振信号A混频后得到信号C，
在第二通道中：混频器将第二射频信和外部输入的本振信号B混频后得到信号C。
5.根据权利要求3所述的一种新型民航机载双通道甚高频接收机，其特征在于，所述射频处理模块包括：依次串联的第一数控衰减器、第一放大器、第一低通滤波器、第一电调滤波器、第二数控衰减器、第二放大器、第二低通滤波器和第二电调滤波器；
所述射频处理模块的自动增益控制单元包括：第一检波器、第一ADC和第一FPGA；第一检波器连接在第二电调滤波器后，第一ADC和第一FPGA串联在第一检波器之后；第一FPGA通过第一数控衰减器调节第一放大器；第一FPGA通过第二数控衰减器调节第二放大器。
6.根据权利要求3所述的一种新型民航机载双通道甚高频接收机，其特征在于，
所述中频处理模块包括：依次串联的低通滤波器、第三放大器、晶体滤波器、第三数控衰减器、第四放大器、第五数控衰减器、第五放大器、第六数控衰减器和第六放大器；
所述中频处理模块的自动增益控制单元包括：第二检波器、第二ADC和第二FPGA；第二检波器连接在第六放大器后，第二ADC和第二FPGA串联在第二检波器之后；第二FPGA通过第三数控衰减器调节第四放大器，第二FPGA通过第五数控衰减器调节第五放大器，第二FPGA通过第六数控衰减器调节第六放大器。
7.根据权利要求1所述的一种新型民航机载双通道甚高频接收机，其特征在于，所述通信指标包括：
第一射频信号频率为118MHz-137MHz；
中频信号频率为21.4MHz。
8.根据权利要求3所述的一种新型民航机载双通道甚高频接收机，其特征在于，所述自动增益控制单元建立时间和释放时间为100μs≤t≤250us。
9.根据权利要求1所述的一种新型民航机载双通道甚高频接收机，其特征在于，所述中频信号用同相信号和正交信号形式发送至数字信号处理器进行解调。
10.一种民航机载双通道甚高频通信系统，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的新型民航机载双通道甚高频接收机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111313118.6A CN114039611A (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111313118.6A CN114039611A (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114039611A true CN114039611A (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=80143231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111313118.6A Pending CN114039611A (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114039611A (zh) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6721559B1 (en) * | 2000-02-29 | 2004-04-13 | Northrop Grumman Corporation | Integrated communications management unit and very high frequency data radio |
| CN101034901A (zh) * | 2007-04-29 | 2007-09-12 | 中国民航大学 | 基于恒模阵列的民航地空通信自适应干扰抑制方法及系统 |
| US7668517B2 (en) * | 2006-06-14 | 2010-02-23 | Mediatek Inc. | Radio frequency signal receiver with adequate automatic gain control |
| CN102098025A (zh) * | 2009-12-11 | 2011-06-15 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种级联滤波器的设计方法及设计装置 |
| CN102231636A (zh) * | 2011-06-21 | 2011-11-02 | 清华大学 | 一种接收机射频前端装置及其接收信号方法 |
| CN102324946A (zh) * | 2011-06-10 | 2012-01-18 | 武汉理工大学 | 数控短波接收机高中频前端电路 |
| US20120147929A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Honeywell International Inc. | Wideband multi-channel receiver with fixed-frequency notch filter for interference rejection |
| CN203883820U (zh) * | 2014-06-06 | 2014-10-15 | 成都福兰特电子技术有限公司 | 一种新型基于td-lte系统的无线通信装置 |
| CN104242991A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-24 | 戴葵 | 一种超宽带电力线载波通信阻断器结构 |
| CN204515143U (zh) * | 2015-02-28 | 2015-07-29 | 武汉大学 | 一种抗干扰gps双频接收机射频前端装置 |
| CN106291624A (zh) * | 2015-05-22 | 2017-01-04 | 南京波格微电子有限公司 | 北斗二号卫星导航系统双通道结构的射频接收机 |
| CN206181008U (zh) * | 2016-10-17 | 2017-05-17 | 天津光电通信技术有限公司 | 一种信号强度可调的低噪声双通道航行告警接收机 |
| CN110412547A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-05 | 中国电子科技集团公司第三十六研究所 | 基于旋翼无人机载设备和地面设备的目标信号识别系统 |
| CN210274048U (zh) * | 2019-11-08 | 2020-04-07 | 成都菲斯洛克电子技术有限公司 | 基于s频段的接收射频组件 |
| CN111464196A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-07-28 | 成都众志天成科技有限公司 | 一种接收机 |
-
2021
- 2021-11-08 CN CN202111313118.6A patent/CN114039611A/zh active Pending
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6721559B1 (en) * | 2000-02-29 | 2004-04-13 | Northrop Grumman Corporation | Integrated communications management unit and very high frequency data radio |
| US7668517B2 (en) * | 2006-06-14 | 2010-02-23 | Mediatek Inc. | Radio frequency signal receiver with adequate automatic gain control |
| CN101034901A (zh) * | 2007-04-29 | 2007-09-12 | 中国民航大学 | 基于恒模阵列的民航地空通信自适应干扰抑制方法及系统 |
| CN102098025A (zh) * | 2009-12-11 | 2011-06-15 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种级联滤波器的设计方法及设计装置 |
| US20120147929A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Honeywell International Inc. | Wideband multi-channel receiver with fixed-frequency notch filter for interference rejection |
| CN102324946A (zh) * | 2011-06-10 | 2012-01-18 | 武汉理工大学 | 数控短波接收机高中频前端电路 |
| CN102231636A (zh) * | 2011-06-21 | 2011-11-02 | 清华大学 | 一种接收机射频前端装置及其接收信号方法 |
| CN203883820U (zh) * | 2014-06-06 | 2014-10-15 | 成都福兰特电子技术有限公司 | 一种新型基于td-lte系统的无线通信装置 |
| CN104242991A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-24 | 戴葵 | 一种超宽带电力线载波通信阻断器结构 |
| CN204515143U (zh) * | 2015-02-28 | 2015-07-29 | 武汉大学 | 一种抗干扰gps双频接收机射频前端装置 |
| CN106291624A (zh) * | 2015-05-22 | 2017-01-04 | 南京波格微电子有限公司 | 北斗二号卫星导航系统双通道结构的射频接收机 |
| CN206181008U (zh) * | 2016-10-17 | 2017-05-17 | 天津光电通信技术有限公司 | 一种信号强度可调的低噪声双通道航行告警接收机 |
| CN110412547A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-05 | 中国电子科技集团公司第三十六研究所 | 基于旋翼无人机载设备和地面设备的目标信号识别系统 |
| CN210274048U (zh) * | 2019-11-08 | 2020-04-07 | 成都菲斯洛克电子技术有限公司 | 基于s频段的接收射频组件 |
| CN111464196A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-07-28 | 成都众志天成科技有限公司 | 一种接收机 |
| CN111464196B (zh) * | 2020-05-07 | 2021-07-30 | 成都众志天成科技有限公司 | 一种接收机 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| 张小舟: "一种民航机载双通道接收机设计", 《电子制作》 * |
| 张小舟: "一种民航机载双通道接收机设计", 《电子制作》, vol. 07, no. 023, 1 April 2021 (2021-04-01), pages 1 * |
| 张小舟: "一种民航机载双通道接收机设计", 电子制作, no. 07, pages 73 - 75 * |
| 梁志韬: "基于通用自动测试平台的机载甚高频收发机自动测试系统的研发", 《硕士电子期刊2018年第12期》, pages 11 - 12 * |
| 郭磊, 宋金泽: "民用飞机甚高频通信系统设计", 民用飞机设计与研究, vol. 141, no. 02, pages 179 - 180 * |
| 钱梦园, 杨国斌, 张援农等: "多通道甚高频超外差式接收机的设计", 现代电子技术, vol. 42, no. 09, pages 1 - 4 * |
| 马文慧: "甚高频电台抗干扰分析及研究", 《硕士电子期刊2019年第02期》, pages 17 - 18 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4787300B2 (ja) | 受信器の干渉イミュニティを向上させる方法および装置 | |
| US8494469B2 (en) | Detection and mitigation of interference in a multimode receiver using variable bandwidth filter | |
| CN110429952B (zh) | 一种Ku波段综合射频收发系统 | |
| EP2731265B1 (en) | Reception device, and gain control method | |
| KR101610956B1 (ko) | 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신 장치 및 그 제어 방법 | |
| US7024169B2 (en) | AMPS receiver using a zero-IF architecture | |
| US7639998B1 (en) | RF receiver utilizing dynamic power management | |
| US9496905B2 (en) | Detection and mitigation of interference in a receiver | |
| US8036315B2 (en) | Multiple signal receiving | |
| CN107257245B (zh) | 抗干扰收发单元、收发装置及抗干扰衰减处理方法 | |
| CN210007695U (zh) | 一种Ku波段综合射频收发系统 | |
| RU2452089C1 (ru) | Многоканальный свч приемник с двойным преобразованием частоты | |
| CN114039611A (zh) | 一种新型民航机载双通道甚高频接收机及通信系统 | |
| CN110289876B (zh) | 一种vhf微波跳频电台接收机 | |
| CN210444257U (zh) | 一种双通道s波段下变频器 | |
| CN209844939U (zh) | 一种vhf微波跳频电台接收机 | |
| KR100617739B1 (ko) | 부호분할 다중접속 단말기의 수신 장치 및 방법 | |
| CN217307680U (zh) | 一种引入agc环路的双频接收机 | |
| CN210348259U (zh) | U/v波段接收通道组件 | |
| US11502709B2 (en) | Dual-band signal booster for public safety radio network | |
| CN219875748U (zh) | 一种用于放大中转的信号转发器 | |
| CN210274043U (zh) | 一种vuc接收模块 | |
| EP2296285A1 (en) | Device for processing band-restricted radio frequency signals, system and method thereof | |
| KR20080045825A (ko) | 광대역 수신기의 이득 조절 장치 및 그 방법 | |
| Hu et al. | The research on the design of the KU-band ultra-wideband RF receiver |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |