CN114826437B - 一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，包括独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块，其中独立选配标准化模块包括射频收发、扩展及GNSS接收处理模块，实现射频通道及功能扩展，可根据测控需求直接进行模块的插拔更换；共用基础标准化模块包括综合数字处理、电源时钟本振及任务管控模块，实现装置的基础功能，完成收发信号、数据的处理和工作模式配置；共用基础定制化模块包括背板总线模块及接口调理模块，实现各板卡模块间的高/低频信号及数据传输，在整机对外接口及内部各模块接口之间起调理衔接作用；该装置基于VITA系列标准化架构，实现对遥测、中继、导航、外测、安控等多种测控功能的整合。

Description

一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置

技术领域

本发明涉及航天测控通信设备技术领域，具体地，涉及一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置。

背景技术

随着航天强国战略的提出，高密度发射不断推进，对运载火箭低成本及快速发射的需求日益提高。测量系统作为运载火箭重要分系统之一，其小型化集成、通用化设计面临着更高的要求。其中，遥测、外测、安控等无线测控设备种类多样，多数仍为功能单一的独立单机并分散布置，造成了系统电磁环境复杂、高/低频电缆多且重、测试维护不便等问题。近年来，综合射频技术迅速发展，已由最初美国等西方国家在空军、海军领域的应用进一步拓展到地面雷达、车辆装备、导弹武器、航天测控等领域，箭上测量系统也开始了综合射频技术应用的尝试，但在小型化、通用化及可靠性设计等方面仍有待进一步提升，距离型号工程化应用仍有一定距离。

根据通用化设计需求，本发明涉及的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，基于同一软硬件平台和射频综合技术，集成遥测、外测、安控、导航、中继等多种测控功能，主要包括独立选配标准化模块、共用基础标准化模块、共用基础定制化模块，以实现箭载测控链路与终端的综合化及软件配置测控功能，达到硬件平台的通用化目的。

《一种航天器通用化综合射频测控系统》(专利号CN109245833A发明人姚国伟王倩等)提出了一种集成遥测、安控、外测、导航和中继等功能的综合射频测控系统，其包括综合孔径天线、综合射频信道和综合处理终端，其中综合射频通道包括射频开关矩阵、综合射频接收信道、综合射频发射信道及中频开关矩阵，综合射频接收和发射信道分别按照工作频率进行划分，再通过开关矩阵完成收发信道与综合处理终端之间的选通连接，该装置实现了综合射频测控系统的相对通用性，但是综合射频信道将各频段接收信道或发射信道集成在同一个模块，若其中一路需求更改，很可能导致整个射频模块的硬件更改，其通用化程度存在一定的局限性。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置。

本发明的技术方案如下：

一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，包括独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块；

所述独立选配标准化模块包括用于射频信号和中频信号转换的若干独立模块，每一所述独立模块可根据测控需求进行模块的插拔更换；

所述共用基础标准化模块用于完成所述独立选配标准化模块收发信号、数据的处理和工作模式配置，建立终端通用化平台；

所述共用基础定制化模块用于所述独立选配标准化模块与所述共用基础标准化模块之间的高/低频信号及数据传输，且在整机对外接口及所述独立选配标准化模块和所述共用基础标准化模块之间具有调理衔接作用。

在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述独立选配标准化模块包括射频收发模块、射频扩展模块和GNSS接收处理模块中的至少一个，且所述射频收发模块、射频扩展模块和GNSS接收处理模块均为插拔设计，根据系统要求进行安装或拆除。

在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述射频收发模块包含P波段接收通道、S波段发射通道、C波段接收通道及C波段发射通道，所述射频收发模块符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准；

其中：

所述P波段接收通道完成P波段射频信号接收，经低噪声放大、滤波放大后输出；

所述S波段发射通道完成S波段射频信号的滤波、功率放大后输出；

所述C波段接收通道完成C波段射频信号接收，经滤波、下变频、放大后输出中频信号；

所述C波段发射通道完成将接收到的中频信号，经滤波、上变频、功率放大后输出射频信号。

在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：射频扩展模块包含辅助S波段发射通道、辅助C波段接收通道及辅助C波段发射通道，所述射频扩展模块符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准；

其中：

所述辅助S波段发射通道完成S波段射频信号的滤波、功率放大后输出；

所述辅助C波段接收通道完成C波段射频信号接收，经低噪声放大、滤波放大、后输出至中频信号；

所述辅助C波段发射通道完成将接收到的中频信号，经滤波、上变频、功率放大后输出。

在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：外部卫星导航信号通过所述共用基础定制化模块传输给所述GNSS接收处理模块，所述GNSS接收处理模块包括四组独立的L波段导航信号分集接收通道和每一分集接收通道的信号处理电路，所述GNSS接收处理模块符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准。

在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述共用基础标准化模块包括综合数字处理模块、电源时钟本振模块和任务管理控制模块，所述综合数字处理模块、电源时钟本振模块和任务管理控制模块均符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准；

所述综合数字处理模块通过所述共用基础定制化模块接收到的所述独立选配标准化模块中各频段接收通道生成的基带数字信号进行处理，并生成用于适配所述独立选配标准化模块相对应各频段发射通道所需的基带信号；

所述电源时钟本振模块用于综合射频测控装置一次电源的EMI滤波，并为所述独立选配标准化模块、所述共用基础标准化模块和所述共用基础定制化模块在内的每一模块实现所需二次电源的电压变换，所述电源时钟本振处理模块生成包括所述独立选配标准化模块、所述共用基础标准化模块和所述共用基础定制化模块在内各模块所需的时钟、本振信号；

所述任务管理控制模块实现外安系统数据处理控制器和安全控制器功能，用于进行综合射频测控装置状态自检、控制、参数配置，以及对外遥测数据、控制信号传输转换。

在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述综合数字处理模块还用于对包括所述独立选配标准化模块、所述共用基础标准化模块和所述共用基础定制化模块在内的各频率通道的工作状态进行监测，以及完成内部FPGA、射频集成收发芯片等电路的配置工作。

在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述共用基础定制化模块包括背板总线模块和接口调理模块；

所述背板总线模块用于实现所述独立选配标准化模块、所述共用基础标准化模块和所述共用基础定制化模块之间的高/低频信号及数据传输；

所述接口调理模块用于所述独立标准化通用接口与整机具体接口应用、不同天线孔径综合需求之间的衔接，以及安控电路的遥控指令执行电路扩展。

与现有技术相比，本发明提出的技术方案具有如下的有益效果：

本发明所提供的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置中，独立选配标准化模块将射频收发模块、射频扩展模块与GNSS接收处理模块分别做到功能相对独立，可直接进行模块拔插或更换，同时具备对各发射通道选通末级功放开关以实现对无人机平台应用的兼容、扩展能力。

本发明所提供的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置中，共用基础标准化模块为系统提供终端通用化平台，在数字通道进行多路信号整合或划分，大幅度提高集成度和通用性，方便功能扩展。

本发明所提供的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置中，共用基础定制化模块采用背板形式，针对共用或独立的功能设计标准结构的插卡模块，根据需求进行组合，可实现独立标准化通用接口与整机具体接口应用、不同天线孔径综合需求之间的衔接，便于扩展及总线架构的应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明流程图示意图。

图中：101、射频收发模块；102、射频扩展模块；103、GNSS接收处理模块；201、综合数字处理模块；202、电源时钟本振模块；203、任务管理控制模块；301、背板总线模块；302、接口调理模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为了更好的说明本发明，下方结合附图1对本发明进行详细的描述。

参见图1所示，一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，包括独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块；独立选配标准化模块包括用于射频信号和中频信号转换的若干独立模块，每一独立模块可根据测控需求进行模块的插拔更换；共用基础标准化模块用于独立选配标准化模块收发信号、数据的处理和工作模式配置，建立终端通用化平台；共用基础定制化模块用于独立选配标准化模块与共用基础标准化模块之间的高/低频信号及数据传输，且在整机对外接口及独立选配标准化模块和共用基础标准化模块之间具有调理衔接作用。

参见图1所示，本实施例的具体示例，独立选配标准化模块包括射频收发模块101、射频扩展模块102和GNSS接收处理模块103，其中射频收发模块101包含P波段接收通道、S波段发射通道、C波段接收通道及C波段发射通道，射频收发模块101符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准；其中：P波段接收通道完成P波段射频信号接收，经低噪声放大、滤波放大后输出；S波段发射通道完成S波段射频信号的滤波、功率放大后输出；C波段接收通道完成C波段射频信号接收，经滤波、下变频、放大后输出中频信号；C波段发射通道完成将接收到的中频信号，经滤波、上变频、功率放大后输出射频信号。实际的使用过程中射频收发模块101完成P波段安控信号接收、S波段遥测信号发射及C波段脉冲信号收发。值得一说的是，在其它的实施例中，射频收发模块101、射频扩展模块102和GNSS接收处理模块103均为插拔设计，根据系统要求进行安装或拆除，提高了本发明实际使用过程中的适用性，且统一的模块化的设计减少替换维修成本。

参见图1所示，本实施例中射频扩展模块102包含辅助S波段发射通道、辅助C波段接收通道及辅助C波段发射通道，射频扩展模块102符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准。其中辅助S波段发射通道完成S波段射频信号的滤波、功率放大后输出；辅助C波段接收通道完成C波段射频信号接收，经低噪声放大、滤波放大、后输出至中频信号；辅助C波段发射通道完成将接收到的中频信号，经滤波、上变频、功率放大后输出。

参见图1所示，本实施例中外部卫星导航信号通过共用基础定制化模块传输给GNSS接收处理模块103，GNSS接收处理模块103包括四组独立的L波段导航信号分集接收通道和每一分集接收通道的信号处理电路，GNSS接收处理模块103符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准。

参见图1所示，本实施例的具体示例，共用基础标准化模块包括综合数字处理模块201、电源时钟本振模块202和任务管理控制模块203，综合数字处理模块201、电源时钟本振模块202和任务管理控制模块203均符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准；综合数字处理模块201通过共用基础定制化模块接收到的独立选配标准化模块中各频段接收通道生成的基带数字信号进行处理，并生成用于适配独立选配标准化模块相对应各频段发射通道所需的基带信号；综合数字处理模块201还用于对包括独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块在内的各频率通道的工作状态进行监测，以及完成内部FPGA、射频集成收发芯片等电路的配置工作；电源时钟本振模块202用于综合射频测控装置一次电源的EMI滤波，并为独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块在内的每一模块实现所需二次电源的电压变换，生成包括独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块在内各模块所需的时钟、本振信号；任务管理控制模块203实现外安系统数据处理控制器和安全控制器功能，用于进行综合射频测控装置状态自检、控制、参数配置，以及对外遥测数据、控制信号传输转换。

值得一说的是，本实施例中的独立选配标准化模块与共用基础标准化模块采用的均为VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准，实际的使用过程中能够依据系统要求进行模块的更改。

参见图1所示，本实施例的具体示例，共用基础定制化模块包括背板总线模块301和接口调理模块302；背板总线模块301实现独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块之间的高/低频信号及数据传输；接口调理模块302用于独立标准化通用接口与整机具体接口应用、不同天线孔径综合需求之间的衔接，以及安控电路的遥控指令执行电路扩展。

参见图1所示，本实施例的实际使用示例，低频接口单元提供的低频信号，通过接口调理模块302、背板总线模块301与独立选配标准化模块以及共用基础标准化模块之间实现信息的传输。接口调理模块302接收外部安控、遥测、脉冲频率信号，背板总线模块301接收接口调理模块302发出的安控、遥测、脉冲频率信号，并传递给射频收发模块101，射频收发模块101中的P波段接收通道完成P波段射频信号接收，经低噪声放大、滤波放大后输出至中频信号；S波段发射通道完成S波段射频信号的滤波、功率放大后输出；C波段接收通道完成C波段射频信号接收，经低噪声放大、滤波放大后输出至中频信号；C波段发射通道完成将接收到的中频信号，经滤波、上变频、功率放大后输出，其中，中频信号发送至背板总线模块301。连续波和中继频率信号经过接口调理模块302和背板总线模块301进入到射频扩展模块102，其中辅助S波段发射通道完成S波段射频信号的滤波、功率放大后输出；辅助C波段接收通道完成C波段射频信号接收，经低噪声放大、滤波放大、后输出至中频信号；辅助C波段发射通道完成将接收到的中频信号，经滤波、上变频、功率放大后输出，其中，中频信号发送至背板总线模块301。综合数字处理模块201与背板总线模块301之间进行内部基带数字信号的交换，用于对包括独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块在内的各频率通道的工作状态进行监测，以及完成内部FPGA、射频集成收发芯片等电路的配置工作。电源时钟本振模块202与背板总线模块301之间进行内部时钟和本振信号的交换，用于生成包括独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块在内各模块所需的时钟、本振信号。

本发明的综合射频测控装置符合软件无线电及综合一体化的发展方向，便于推广应用于宇航、武器、无人机等多重平台。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，以及对于上述实施例一个或多个进行组合实施例，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改或组合，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，其特征在于，包括独立选配标准化模块、共用基础标准化模块和共用基础定制化模块；

所述独立选配标准化模块包括用于射频信号和中频信号转换的若干独立模块，每一所述独立模块可根据测控需求进行模块的插拔更换；

所述共用基础标准化模块用于完成所述独立选配标准化模块收发信号、数据的处理和工作模式配置，建立终端通用化平台；

所述共用基础定制化模块用于所述独立选配标准化模块与所述共用基础标准化模块之间的高/低频信号及数据传输，且在整机对外接口及所述独立选配标准化模块和所述共用基础标准化模块之间具有调理衔接作用；

其中，所述独立选配标准化模块包括射频收发模块、射频扩展模块和GNSS接收处理模块中的至少一个，且所述射频收发模块、射频扩展模块和GNSS接收处理模块均为插拔设计，根据系统要求进行安装或拆除。

2.根据权利要求1所述的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，其特征在于，所述射频收发模块包含P波段接收通道、S波段发射通道、C波段接收通道及C波段发射通道，所述射频收发模块符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准；

其中：

所述P波段接收通道完成P波段射频信号接收，经低噪声放大、滤波放大后输出；

所述S波段发射通道完成S波段射频信号的滤波、功率放大后输出；

所述C波段接收通道完成C波段射频信号接收，经滤波、下变频、放大后输出中频信号；

所述C波段发射通道完成将接收到的中频信号，经滤波、上变频、功率放大后输出射频信号。

3.根据权利要求1所述的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，其特征在于，射频扩展模块包含辅助S波段发射通道、辅助C波段接收通道及辅助C波段发射通道，所述射频扩展模块符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准；

其中：

所述辅助S波段发射通道完成S波段射频信号的滤波、功率放大后输出；

所述辅助C波段接收通道完成C波段射频信号接收，经低噪声放大、滤波放大、后输出至中频信号；

所述辅助C波段发射通道完成将接收到的中频信号，经滤波、上变频、功率放大后输出。

4.根据权利要求1所述的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，其特征在于，外部卫星导航信号通过所述共用基础定制化模块传输给所述GNSS接收处理模块，所述GNSS接收处理模块包括四组独立的L波段导航信号分集接收通道和每一分集接收通道的信号处理电路，所述GNSS接收处理模块符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准。

5.根据权利要求1所述的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，其特征在于，所述共用基础标准化模块包括综合数字处理模块、电源时钟本振模块和任务管理控制模块，所述综合数字处理模块、电源时钟本振模块和任务管理控制模块均符合VITA48.2规定的3U模块导冷结构标准；

所述综合数字处理模块通过所述共用基础定制化模块接收到的所述独立选配标准化模块中各频段接收通道生成的基带数字信号进行处理，并生成用于适配所述独立选配标准化模块相对应各频段发射通道所需的基带信号；

所述电源时钟本振模块用于综合射频测控装置一次电源的EMI滤波，并为所述独立选配标准化模块、所述共用基础标准化模块和所述共用基础定制化模块在内的每一模块实现所需二次电源的电压变换，所述电源时钟本振处理模块生成包括所述独立选配标准化模块、所述共用基础标准化模块和所述共用基础定制化模块在内各模块所需的时钟、本振信号；

所述任务管理控制模块实现外安系统数据处理控制器和安全控制器功能，用于进行综合射频测控装置状态自检、控制、参数配置，以及对外遥测数据、控制信号传输转换。

6.根据权利要求5所述的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，其特征在于，所述综合数字处理模块还用于对包括所述独立选配标准化模块、所述共用基础标准化模块和所述共用基础定制化模块在内的各频率通道的工作状态进行监测，以及完成内部FPGA、射频集成收发芯片等电路的配置工作。

7.根据权利要求1所述的一种多功能可定义的箭载综合射频测控装置，其特征在于，所述共用基础定制化模块包括背板总线模块和接口调理模块；

所述背板总线模块用于实现所述独立选配标准化模块、所述共用基础标准化模块和所述共用基础定制化模块之间的高/低频信号及数据传输；

所述接口调理模块用于独立标准化通用接口与整机具体接口应用、不同天线孔径综合需求之间的衔接，以及安控电路的遥控指令执行电路扩展。

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