CN117938191A - 一种机载用l+s频段融合遥测收发系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行试验技术领域，尤其涉及一种机载用L+S频段融合遥测收发系统及方法。集成了PCM遥测发射和近距离网络遥测收发功能，其中，PCM遥测发射用于实现机载端PCM数据的远程点对点、单向下行传输，近距离网络遥测收发采用无线Mesh网络通信，用于实现近距离空地双向网络通信和空空组网通信。这种遥测传输方式能够实现飞行试验中空地之间和空空之间的双向网络连接和数据交换，可满足试验机的近距离双向遥测通信需求。
Description
技术领域
本发明涉及飞行试验技术领域，尤其涉及一种机载用L+S频段融合遥测收发系统及方法。
背景技术
在飞行试验领域，机载遥测系统需要将符合IRIG-106标准的PCM编码数据，经载波调制后，无线发送至遥测地面站，供地面站完成遥测数据接收、解调和实时处理等。目前机载遥测普遍采用IRIG106遥测标准，以PCM/FM方式进行远程、单向下行传输。这种点对点的传输方式没有上行传输能力，只能进行机载端采集数据的遥测下传监测，并不具备真正意义上的“遥测监控”功能，更谈不上空中多机协同组网能力，已无法满足飞行试验的遥测需求。
发明内容
本发明的目的：
本发明通过在现有PCM遥测架构中嵌入网络遥测架构，提供一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，集成了PCM遥测发射和近距离网络遥测收发功能，其中，PCM遥测发射用于实现机载端PCM数据的远程点对点、单向下行传输，近距离网络遥测收发采用无线Mesh网络通信，用于实现近距离空地双向网络通信和空空组网通信。这种遥测传输方式能够实现飞行试验中空地之间和空空之间的双向网络连接和数据交换，可满足试验机的近距离双向遥测通信需求。
本发明的技术方案：
根据本发明的第一方面，本申请提供一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，所述系统包括机载L+S频段融合遥测收发机、功率分路器、功率合路器、功率放大器1、功率放大器2、低噪声放大器1、低噪声放大器2、L+S频段收发天线1、L+S频段收发天线2，其中：
所述机载L+S频段融合遥测收发机分别与功率分路器、功率合路器连接；所述功率分路器分别与功率放大器1、功率放大器2连接；所述功率合路器与低噪声放大器1、低噪声放大器2连接；所述功率放大器1、低噪声放大器1分别与L+S频段收发天线1连接；所述功率放大器2、低噪声放大器2分别与L+S频段收发天线2连接。
在一个可能的实施例中，所述机载L+S频段融合遥测收发机由PCM发射模块和网络收发模块组成，两个模块不同时工作；PCM发射模块的输入端接收机载测试采集系统输出的PCM数据信号，经过载波调制后输出S频段PCM数据射频信号至功率分路器；网络通信模块下行输入端接收机载测试采集系统输出的网络数据信号，经过载波调制后输出L频段网络数据射频信号至功率分路器；上行输入端将经过功率合路器进行功率合并输出的L频段上行网络数据射频信号解调和处理后输出至机载测试系统。
在一个可能的实施例中，所述功率分路器具备将L频段和S频段射频信号进行同相和反相功率分配能力,功率承受30W以上，选用微带线设计环形电桥，将机载L+S频段融合遥测收发机输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号进行功率分配，然后输出至功率放大器1和功率放大器2。
在一个可能的实施例中，所述功率放大器1包括功率放大射频电路，功率放大射频电路将功率分路器输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号进行多级放大，使其输出达到所要求的功率值，同时对可能输入的大信号进行限幅，其输出信号分别输出至L+S频段收发天线1。
在一个可能的实施例中，所述功率放大器2包括功率放大射频电路，功率放大射频电路将功率分路器输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号进行多级放大，使其输出达到所要求的功率值，同时对可能输入的大信号进行限幅，其输出信号分别输出至L+S频段收发天线2。
在一个可能的实施例中，所述功率合路器包括两个同轴腔体谐振滤波器，用于将低噪声放大器1和低噪声放大器2输出的L频段网络数据射频信号进行功率合并，然后输出至机载L+S频段融合遥测收发机。
在一个可能的实施例中，所述低噪声放大器1包括低噪声放大射频电路，低噪声放大射频电路将L+S频段收发天线1输出的L频段网络数据射频信号进行放大，同时对可能输入的大信号进行限幅，然后将放大后的L频段网络数据射频信号输出至功率合路器。
在一个可能的实施例中，所述低噪声放大器2包括低噪声放大射频电路，低噪声放大射频电路将L+S频段收发天线2输出的L频段网络数据射频信号进行放大，同时对可能输入的大信号进行限幅，然后将放大后的L频段网络数据射频信号输出至功率合路器。
在一个可能的实施例中，所述L+S频段收发天线1采用双频单极子方案，安装于飞机的机腹，主要由发射模块和接收模块组成；发射模块用于接收功率放大器1和功率放大器2输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号，然后将信号发射出去；接收模块用于接收地面遥测站或其他机载L+S频段融合遥测系统发送的L频段网络遥测信号，然后将信号转换为L频段网络数据射频信号后输出至低噪声放大器1和低噪声放大器2。
在一个可能的实施例中，所述L+S频段收发天线2采用双频单极子方案，安装于飞机的机背，主要由发射模块和接收模块组成；发射模块用于接收功率放大器1和功率放大器2输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号，然后将信号发射出去；接收模块用于接收地面遥测站或其他机载L+S频段融合遥测系统发送的L频段网络遥测信号，然后将信号转换为L频段网络数据射频信号后输出至低噪声放大器1和低噪声放大器2。
根据本发明的第二方面，提出一种机载用L+S频段融合遥测收发方法，采用上述一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，包括如下步骤：
步骤1：机载L+S频段融合遥测收发系统获取机载测试采集系统输出的PCM数据信号，依次经过机载用L+S频段融合遥测收发机进行载波调制、功率分路器进行功率分配以及功率放大器1和功率放大器2进行信号放大限幅，最后经过两个L+S频段收发天线将两路S频段PCM数据射频信号发射出去；
步骤2：机载L+S频段融合遥测收发系统获取机载测试采集系统输出的网络数据信号，依次经过机载用L+S频段融合遥测收发机进行载波调制、功率分路器进行功率分配以及功率放大器1和功率放大器2进行信号放大限幅，最后经过两个L+S频段收发天线将两路L频段网络数据射频信号发射出去。
步骤3：机载L+S频段融合遥测收发系统获取地面遥测站或其他机载L+S频段融合遥测系统发送的L频段网络遥测信号，依次经过L+S频段收发天线1和L+S频段收发天线2进行信号射频转换、低噪声放大器1和低噪声放大器2进行信号放大限幅、功率合路器进行信号功率合并，最后经过机载L+S频段融合遥测收发机进行解调处理后将网络数据输出至机载测试系统。
本发明的优点
本发明利用网络遥测的双向通信能力，设计集PCM遥测发射和近距离网络遥测收发功能于一体的机载用L+S频段融合遥测收发系统，具有体积小、可同时实现单向PCM遥测通信、Mesh组网与双向网络遥测通信的优点，弥补了原机载遥测系统只能实现机载PCM数据远程点对点、单向下行传输的不足。
附图说明
图1为机载用L+S频段融合遥测收发系统框架图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步进行详细说明。
如图1所示为，一种机载用L+S频段融合遥测收发系统；包括：
1.机载L+S频段融合遥测收发机
所述机载L+S频段融合遥测收发机主要由PCM发射模块和网络收发模块组成，两个模块不同时工作。
PCM发射模块的输入端接收机载测试采集系统输出的PCM数据信号，经过载波调制后输出S频段PCM数据射频信号至功率分路器。
网络通信模块下行输入端接收机载测试采集系统输出的网络数据信号，经过载波调制后输出L频段网络数据射频信号至功率分路器；上行输入端将经过功率合路器进行功率合并输出的L频段上行网络数据射频信号解调和处理后输出至机载测试系统。
2.功率分路器
所述功率分路器具备将L频段和S频段射频信号进行同相和反相功率分配能力,功率承受30W以上，选用微带线设计3dB、180°环形电桥，将机载L+S频段融合遥测收发机输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号进行功率分配，然后输出至功率放大器1和功率放大器2。
3.功率合路器
所述功率合路器包括两个同轴腔体谐振滤波器，用于将低噪声放大器1和低噪声放大器2输出的L频段网络数据射频信号进行功率合并，然后输出至机载L+S频段融合遥测收发机。
4.功率放大器1
所述功率放大器1包括功率放大射频电路，功率放大射频电路将功率分路器输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号进行多级放大，使其输出达到所要求的21W功率值，同时对可能输入的大信号进行限幅，其输出信号分别输出至L+S频段收发天线1。
5.功率放大器2
所述功率放大器2包括功率放大射频电路，功率放大射频电路将功率分路器输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号进行多级放大，使其输出达到所要求的21W功率值，同时对可能输入的大信号进行限幅，其输出信号分别输出至L+S频段收发天线2。
6.低噪声放大器1
所述低噪声放大器1包括低噪声放大射频电路，低噪声放大射频电路将L+S频段收发天线1输出的L频段网络数据射频信号进行放大，同时对可能输入的大信号进行限幅，然后将放大后的L频段网络数据射频信号输出至功率合路器。
7.低噪声放大器2
所述低噪声放大器2包括低噪声放大射频电路，低噪声放大射频电路将L+S频段收发天线2输出的L频段网络数据射频信号进行放大，同时对可能输入的大信号进行限幅，然后将放大后的L频段网络数据射频信号输出至功率合路器。
8.L+S频段收发天线1
所述L+S频段收发天线1采用双频单极子方案，安装于飞机的机腹，主要由发射模块和接收模块组成。
发射模块用于接收功率放大器1和功率放大器2输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号，然后将信号发射出去。
接收模块用于接收地面遥测站或其他机载L+S频段融合遥测系统发送的L频段网络遥测信号，然后将信号转换为L频段网络数据射频信号后输出至低噪声放大器1和低噪声放大器2。
9.L+S频段收发天线2
所述L+S频段收发天线2采用双频单极子方案，安装于飞机的机腹，主要由发射模块和接收模块组成。
发射模块用于接收功率放大器1和功率放大器2输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号，然后将信号发射出去。
接收模块用于接收地面遥测站或其他机载L+S频段融合遥测系统发送的L频段网络遥测信号，然后将信号转换为L频段网络数据射频信号后输出至低噪声放大器1和低噪声放大器2。
采用上述一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，可同时实现单向PCM遥测通信、Mesh组网与双向网络遥测通信。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (10)
1.一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，所述系统包括机载L+S频段融合遥测收发机、功率分路器、功率合路器、第一功率放大器1、第二功率放大器2、第一低噪声放大器1、第二低噪声放大器2、第一L+S频段收发天线1、第二L+S频段收发天线2，其中：
所述机载L+S频段融合遥测收发机分别与功率分路器、功率合路器连接；所述功率分路器分别与第一功率放大器1、第二功率放大器2连接；所述功率合路器与第一低噪声放大器1、第二低噪声放大器2连接；所述第一功率放大器1、第一低噪声放大器1分别与第一L+S频段收发天线1连接；所述第二功率放大器2、第二低噪声放大器2分别与第二L+S频段收发天线2连接。
2.根据权利要求1所述的一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，所述机载L+S频段融合遥测收发机由PCM发射模块和网络收发模块组成，两个模块不同时工作；PCM发射模块的输入端接收机载测试采集系统输出的PCM数据信号，经过载波调制后输出S频段PCM数据射频信号至功率分路器；网络通信模块下行输入端接收机载测试采集系统输出的网络数据信号，经过载波调制后输出L频段网络数据射频信号至功率分路器；上行输入端将经过功率合路器进行功率合并输出的L频段上行网络数据射频信号解调和处理后输出至机载测试系统。
3.根据权利要求1所述的一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，所述功率分路器具备将L频段和S频段射频信号进行同相和反相功率分配能力,功率承受30W以上，选用微带线设计环形电桥，将机载L+S频段融合遥测收发机输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号进行功率分配，然后输出至第一功率放大器1和第二功率放大器2。
4.根据权利要求3所述的一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，所述第一功率放大器1包括功率放大射频电路，功率放大射频电路将功率分路器输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号进行多级放大，使其输出达到所要求的功率值，同时对可能输入的大信号进行限幅，其输出信号分别输出至第一L+S频段收发天线1；所述第二功率放大器2包括功率放大射频电路，功率放大射频电路将功率分路器输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号进行多级放大，使其输出达到所要求的功率值，同时对可能输入的大信号进行限幅，其输出信号分别输出至第二L+S频段收发天线2。
5.根据权利要求1所述的一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，所述功率合路器包括两个同轴腔体谐振滤波器，用于将第一低噪声放大器1和第二低噪声放大器2输出的L频段网络数据射频信号进行功率合并，然后输出至机载L+S频段融合遥测收发机。
6.根据权利要求1所述的一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，所述第一低噪声放大器1包括低噪声放大射频电路，低噪声放大射频电路将第一L+S频段收发天线1输出的L频段网络数据射频信号进行放大，同时对可能输入的大信号进行限幅，然后将放大后的L频段网络数据射频信号输出至功率合路器。
7.根据权利要求1所述的一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，所述第二低噪声放大器2包括低噪声放大射频电路，低噪声放大射频电路将第二L+S频段收发天线2输出的L频段网络数据射频信号进行放大，同时对可能输入的大信号进行限幅，然后将放大后的L频段网络数据射频信号输出至功率合路器。
8.根据权利要求1所述的一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，所述第一L+S频段收发天线1采用双频单极子方案，安装于飞机的机腹，主要由发射模块和接收模块组成；发射模块用于接收第一功率放大器1和第二功率放大器2输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号，然后将信号发射出去；接收模块用于接收地面遥测站或其他机载L+S频段融合遥测系统发送的L频段网络遥测信号，然后将信号转换为L频段网络数据射频信号后输出至第一低噪声放大器1和第二低噪声放大器2。
9.根据权利要求1所述的一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，所述第二L+S频段收发天线2采用双频单极子方案，安装于飞机的机背，主要由发射模块和接收模块组成；发射模块用于接收第一功率放大器1和第二功率放大器2输出的S频段PCM数据射频信号或L频段网络数据射频信号，然后将信号发射出去；接收模块用于接收地面遥测站或其他机载L+S频段融合遥测系统发送的L频段网络遥测信号，然后将信号转换为L频段网络数据射频信号后输出至第一低噪声放大器1和第二低噪声放大器2。
10.一种机载用L+S频段融合遥测收发方法，采用权利要求1-9任意一项所述的一种机载用L+S频段融合遥测收发系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：机载L+S频段融合遥测收发系统获取机载测试采集系统输出的PCM数据信号，依次经过机载用L+S频段融合遥测收发机进行载波调制、功率分路器进行功率分配以及第一功率放大器1和第二功率放大器2进行信号放大限幅，最后经过两个L+S频段收发天线将两路S频段PCM数据射频信号发射出去；
步骤2：机载L+S频段融合遥测收发系统获取机载测试采集系统输出的网络数据信号，依次经过机载用L+S频段融合遥测收发机进行载波调制、功率分路器进行功率分配以及第一功率放大器1和第二功率放大器2进行信号放大限幅，最后经过两个L+S频段收发天线将两路L频段网络数据射频信号发射出去。
步骤3：机载L+S频段融合遥测收发系统获取地面遥测站或其他机载L+S频段融合遥测系统发送的L频段网络遥测信号，依次经过第一L+S频段收发天线1和第二L+S频段收发天线2进行信号射频转换、第一低噪声放大器1和第二低噪声放大器2进行信号放大限幅、功率合路器进行信号功率合并，最后经过机载L+S频段融合遥测收发机进行解调处理后将网络数据输出至机载测试系统。
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