CN205880226U - 一种导航设备在线测量系统的信号接收机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于信号测量与处理技术领域，提供了一种应用在导航设备的在线测量系统的信号接收机。该接收机包括：ILS天线，GPS天线，晶体振荡模块，放大器，正交解调器，低通滤波器，模数转换器以及数字下变频器。本实用新型的信号接收机采用低噪声放大器、驱动放大器相结合的方式，放大ILS天线接收到的包含ILS航迹和余隙信号的载波信号，再通过正交解调器、低通滤波器、模数转换器、数字下变频器将信号换成便于计算机处理的数字化的IQ信号，从而保证信号不失真，完成工作频率匹配，采集信号精准。

Description

一种导航设备在线测量系统的信号接收机

技术领域

本实用新型涉及信号测量与处理技术领域，尤其是涉及一种应用在导航设备的在线测量系统的信号接收机。

背景技术

民航导航设备是民用航空最重要的基础设施，与飞行安全密切相关。随着航班流量的不断增长和国内大型机场Ⅱ、Ⅲ类仪表着陆系统运行的实施，机场运行对导航设施依赖程度越来越高，这对导航设备性能和运行保障提出了更高的要求，除定期的飞行校验外，对导航设备的巡检测试、维护性测试、特殊天气条件下的运行检测已经成为保障航空飞行安全的重要手段。由于仪表着陆系统(ILS)载波工作频段多，信号频率复杂；全向信标(VOR)也有自己的情况，加上每个频段又分别划分了不同的频率对，所以需要进行分别针对性处理，当前导航设备传统的地面测试手段，需要关机进行测试并且测试指标不全面，不能完全反应ILS等导航设备运行状态指标，也影响机场的运行。

传统导航设备在线测量中，通常使用人工逐点选择测量点，或者使用车辆沿固定线路运行，结合人工控制测量天线的方式，用如PR100这类单一的频谱分析仪来测量导航信号，通过看频谱的方式来得出基带信号(90Hz、150Hz、1020Hz、9960Hz、30Hz)的测量幅值，由于一次只能得到某一时刻的测量值，得出的信号测量结果不连续，由此得出的分析结果可靠性不高。另外，由于ILS系统采用空间信号合成方式，距离与高度具有很强的相关性，这种方式难以实现航道结构的信号特征准确测量。

另外，当前国内对导航设备在线测量技术的研究上还处于空白，主要还是对通用工具的应用和通用测试工具测量方法上的研究，缺少地面在线导航测试方面的技术研究，特别对信号分离和信号处理功能方面，也是现有技术中传统信号接收机无法简单解决的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型根据民航空管导航设备安全维护保障要求，开发出具有自主知识产权的导航设备在线测试系统的信号接收机，满足ICAO DOC8071确定的导航设备地面测试要求，为导航设备地面在线测试提供技术手段，提高导航设备运行安全性，并减小因设备测试对机场运营造成的影响。

本实用新型中的信号接收机是模拟仪表着陆系统中的机载信号接收机，接收导航设备(航向信标台、下滑信标台、VOR等)发出的导航信号，并进行信号处理，以便测量分析导航设备是否发生故障。本申请的信号接收机，能保证信号不失真，自动完成工作频率匹配，精准信号采集，还能实现准确的信号分离，有效解决了导航设备在线测量的问题。

本实用新型提供一种导航设备在线测量系统的信号接收机，用于对已调制的导航信号进行处理，获得计算机可处理的数字化的IQ基带信号，接收机包括：ILS天线，GPS天线，晶体振荡模块，放大器，正交解调器，低通滤波器，模数转换器以及数字下变频器：

所述晶体振荡模块，用于将GPS天线接收到的GPS信号与本地时钟进行时钟同步；

所述放大器，用于放大所述ILS天线接收到的已调制的载波信号；

所述正交解调器，用于将放大后的载波信号与所述晶体振荡模块输出的信号进行正交解调；

所述低通滤波器，用于对所述正交解调后的信号进行低通滤波；

所述模数转换器，用于将所获得的低通滤波后的信号转换成相应数字信号；

所述数字下变频器，用于将所获得的数字信号转换成便于计算机处理的数字化的所述IQ基带信号。

其中所述放大器包括，低噪声放大器，驱动放大器；低噪声放大器和驱动放大器采取先后放大的方式，放大ILS天线接收到的包含ILS航迹和余隙信号的载波信号。

进一步的，所述低噪声放大器，用于降低噪声对信号的干扰，并放大所述载波信号；所述驱动放大器，用于将所述载波信号放大到给定放大水平。

进一步的，所述晶体振荡模块包括：GPS驯服时钟，锁相环，以及压控振荡器；

进一步的，所述GPS天线输出端与所述GPS驯服时钟输入端连接，所述GPS驯服时钟输出端与所述锁相环输入端连接，所述锁相环输出端与所述压控振荡器的输入端连接；所述GPS天线接收到的GPS信号，经过GPS驯服时钟、锁相环和压控振荡器生成用于正交解调的信号。

进一步的，所述低通滤波器用于滤除正交解调后的信号中的噪声和高频信号成分；

进一步的，数字下变频器将数字信号混频、滤波、降采样为计算机软件可运行的采样率以便进行数字信号的处理和分析。

相比于传统的信号接收机，本实用新型的信号接收机采用低噪声放大器、驱动放大器相结合的方式，从而保证信号不失真，完成工作频率匹配，采集信号精准。

以下在实施方式中详细叙述本使用新型的详细特征以及有点，其内容足以本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、保护范围及附图，任何本领域技术人员可以轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型提供的导航设备在线测量系统的信号接收机结构框图。

图2是本实用新型提供的导航设备在线测量系统的信号接收机信号分离。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明，但是，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于以任何形式限制本实用新型。

图1图示了本实施例提供的导航在线测量系统的信号接收机10包括：GPS天线101，ILS天线105，晶体振荡模块，放大器，正交解调器108，低通滤波器109，模数转换器110以及数字下变频器111；其中，晶体振荡模块，用于将GPS天线101接收到的GPS信号与本地时钟进行时钟同步；放大器，用于放大ILS天线105接收到的已调制的载波信号；正交解调器108，用于将放大后的载波信号与晶体振荡模块输出的信号进行正交解调；低通滤波器109，用于对正交解调后的信号进行低通滤波；模数转换器110，用于将所获得的低通滤波后的信号转换成相应数字信号；数字下变频器111，用于将所获得的数字信号转换成便于计算机处理的数字化的IQ基带信号。

其中，晶体振荡模块包括：GPS驯服时钟102，锁相环103，以及压控振荡器104；GPS天线101输出端与GPS驯服时钟102输入端连接，GPS驯服时钟102输出端与锁相环103输入端连接，锁相环103输出端与压控振荡器104的输入端连接；GPS天线101接收到的GPS信号，经过GPS驯服时钟102、锁 相环103和压控振荡器104生成用于正交解调的信号。

进一步的，ILS天线105与放大器相连，放大器包括，低噪声放大器106，驱动放大器107；其中，低噪声放大器106，用于降低噪声对信号的干扰，并放大载波信号；驱动放大器107，用于将载波信号放大到给定放大水平。由于在对微弱的信号进行放大时，放大器自身的噪声对信号的干扰很严重，采用低噪声放大器106对信号进行放大，可以降低这种由于放大器自身所造成的噪声，从而提高信号的信噪比。此外，又再采用驱动放大器107对信号进行进一步地放大，从而实现系统所期望的放大倍数。采用两种放大器相结合的方式对载波信号进行放大，可以提高系统的实用性，即使是针对微弱的信号，也可以保证信号的真实性。

具体的，低噪声放大器106和驱动放大器107放大ILS天线105接收到的包含ILS航迹和余隙信号的载波信号；正交解调器108将放大后的载波信号与所述晶体振荡模块输出的信号进行正交解调，提高频谱利用率；低通滤波器109滤除正交解调后的信号中的噪声和高频信号成分；模数转换器110将模拟信号转换为数字信号；数字下变频器111将数字信号混频、滤波、降采样为计算机软件可运行的采样率以便进行数字信号的处理和分析。

图2图示了本实用新型提供的导航设备在线测量系统的信号接收机实现信号，将IQ信号合成为调制信号；对调制信号进行滤波，并分别获得干净航道信号和干净余隙信号。进一步优选地，对IQ信号进行处理，还包括：将干净航道信号和干净余隙信号翻译成便于计算机处理的数字基带信号，分别获得对应航道信号的数字基带信号和对应余隙信号的数字基带信号。其中可测量航向信号(工作频段为：108-112MHz)、下滑信号(328-336MHz)、VOR信号(108-118MHz)、指点信号(75MHz)，即工作覆盖频段至少为75MHz-340MHz。其中主要使用同信道数字分离系统的软件算法，算法部分主要由数字信号合成、数字带通滤波、基带信号(90Hz、150Hz、1020Hz…)幅值和相位提取等组成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种导航设备在线测量系统的信号接收机，用于对已调制的导航信号进行处理，获得计算机可处理的数字化的IQ基带信号，接收机包括：ILS天线，GPS天线，晶体振荡模块，放大器，正交解调器，低通滤波器，模数转换器以及数字下变频器，其特征在于：

所述晶体振荡模块，用于将GPS天线接收到的GPS信号与本地时钟进行时钟同步，稳定信号频率；

所述放大器，用于放大所述ILS天线接收到的已调制的载波信号；

所述正交解调器，用于将放大后的载波信号与所述晶体振荡模块输出的信号进行正交解调；

所述低通滤波器，用于对所述正交解调后的信号进行低通滤波；

所述模数转换器，用于将所获得的低通滤波后的信号转换成相应数字信号；

所述数字下变频器，用于将所获得的数字信号转换成便于计算机处理的数字化的所述IQ基带信号，

其中所述放大器包括，低噪声放大器，驱动放大器；低噪声放大器和驱动放大器采取先后放大的方式，放大ILS天线接收到的包含ILS航迹和余隙信号的载波信号。

2.根据权利要求1所述的导航设备在线测量系统的信号接收机，其特征在于，所述低噪声放大器，用于降低噪声对信号的干扰，并放大所述载波信号；所述驱动放大器，用于将所述载波信号放大到给定放大水平。

3.根据权利要求1所述的导航设备在线测量系统的信号接收机，其特征在于，所述晶体振荡模块包括：GPS驯服时钟，锁相环，以及压控振荡器。

4.根据权利要求3所述的导航设备在线测量系统的信号接收机，其特征在于，所述GPS天线输出端与所述GPS驯服时钟输入端连接，所述GPS驯服时钟输出端与所述锁相环输入端连接，所述锁相环输出端与所述压控振荡器的输入端连接；所述GPS天线接收到的GPS信号，经过GPS驯服时钟、锁相环和压控 振荡器生成用于正交解调的信号。

5.根据权利要求1所述的导航设备在线测量系统的信号接收机，其特征在于，所述低通滤波器用于滤除正交解调后的信号中的噪声和高频信号成分。

6.根据权利要求1所述的导航设备在线测量系统的信号接收机，其特征在于，数字下变频器将数字信号混频、滤波、降采样为计算机软件可运行的采样率以便进行数字信号的处理和分析。