CN212850495U - 双天线通信信号处理系统、通信装置及飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双天线通信信号处理系统、通信装置及飞行器，该信号处理系统包括：固定朝向不同方向的第一天线单元及第二天线单元；双通道信号接收模块，用于获取第一天线单元及第二天线单元接收到的第一预设频段通信信号，并对第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理；双通道信号发送模块，用于对待发送数据进行调制、变频及滤波处理，并将得到的第二预设频段通信信号发送至第一天线单元或第二天线单元；信号处理控制单元，用于对双通道信号接收模块及双通道信号发送模块提供控制信号，接收第一预设频段通信信号，并对双通道信号发送模块发送待发送数据。本实用新型通过双天线及对应的双通道收发模块，提高通信质量。

Description

双天线通信信号处理系统、通信装置及飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器通信技术领域，尤其涉及一种双天线通信信号处理系统、通信装置及飞行器。

背景技术

临近空间(Near space)是指距地面20～100公里的空域，临近空间处于台风、暴雨等灾害性天气系统的上方关键区域，随着通信技术及空间飞行技术发展，在临近空间区域，采用飞行器对气象指标开展针对性目标观测具备较大的发展潜力。

目前，用于气象监测领域的飞行器通常采用北斗短报文通信，但是，现有的飞行器通常采用单一天线进行通信信号收发，在临近空间执行飞行监测任务时，若飞行器姿态发生变化，则容易产生信号收发盲区，导致信号收发不及时、不完整，通信稳定性较差，影响气象观测效果。

实用新型内容

本实用新型提供一种双天线通信信号处理系统，解决了现有飞行器通信系统通信稳定性差的问题，改善系统的高动态适应性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种双天线通信信号处理系统，包括：第一天线单元、第二天线单元、双通道信号接收模块、双通道信号发送模块及信号处理控制单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元固定朝向不同的方向；所述双通道信号接收模块，用于接收所述第一天线单元及所述第二天线单元捕获的第一预设频段通信信号，并对所述第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理；所述双通道信号发送模块，用于对待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，并对所述第一天线单元或所述第二天线单元发送第二预设频段通信信号；所述信号处理控制单元，用于对所述双通道信号接收模块及所述双通道信号发送模块提供控制信号，接收第一预设频段通信信号，并对所述双通道信号发送模块发送待发送数据。

可选地，所述双通道信号接收模块包括第一信号接收模块和第二信号接收模块，所述第一信号接收模块包括依次连接的用于实现信号滤波的第一滤波单元、用于实现信号下变频处理的第一下变频单元、用于将模拟信号转换为数字信号的第一模数转换单元、用于实现信号解调的第一解调单元及用于对第一预设频段通信信号进行缓存的第一信息缓存单元，第一预设频段通信信号由第一滤波单元逐步输送至第一信息缓存单元；所述第二信号接收模块包括依次连接的用于实现信号滤波的第二滤波单元、用于实现信号下变频处理的第二下变频单元、用于将模拟信号转换为数字信号的第二模数转换单元、用于实现信号解调的第二解调单元及用于对第一预设频段通信信号进行缓存的第二信息缓存单元，第一预设频段通信信号沿第二信号接收模块由第二滤波单元逐步输送至第二信息缓存单元。

可选地，所述第一下变频单元包括串联连接的两级下变频器，对所述第一预设频段通信信号进行两次下变频产生预设中频信号；所述第二下变频单元包括串联连接的两级下变频器，对所述第一预设频段通信信号进行两次下变频产生预设中频信号。

可选地，所述第一模数转换单元及所述第二模数转换单元采用量化位数为4bit的模数转换器。

可选地，所述双通道信号发送模块包括第一信号发射模块和第二信号发射模块，所述第一信号发射模块包括依次连接的用于实现信号滤波的第三滤波单元、用于实现信号上变频处理的第一上变频单元、用于将数字信号转换为模拟信号的第一数模转换单元、用于实现信号调制的第一调制单元及用于对第二预设频段通信信号进行缓存的第三信息缓存单元，待发送数据由第三信息缓存单元逐步输送至第三滤波单元；所述第二信号发射模块包括依次连接的用于实现信号滤波的第四滤波单元、用于实现信号上变频处理的第二上变频单元、用于将数字信号转换为模拟信号的第二数模转换单元、用于实现信号调制的第二调制单元及用于对第二预设频段通信信号进行缓存的第四信息缓存单元，待发送数据由第四信息缓存单元逐步输送至第四滤波单元。

可选地，所述第一天线单元固定朝向第一方向，所述第二天线单元固定朝向第二方向，所述第一方向与所述第二方向呈90°夹角。

可选地，所述信号处理控制单元设有高稳晶振，所述高稳晶振用于对所述双通道信号接收模块及所述双通道信号发送模块提供时钟信号。

可选地，所述第一天线单元包括S频段子天线单元和L频段子天线单元，所述第二天线单元包括S频段子天线单元和L频段子天线单元，所述S频段子天线单元用于接收所述第一预设频段通信信号，所述L频段子天线单元用于发射第二预设频段通信信号。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种通信装置，包括上述双天线通信信号处理系统。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种飞行器，包括上述双天线通信信号处理系统。

本实用新型实施例提供的飞行器，设置双天线通信信号处理系统，该双天线通信信号处理系统设置第一天线单元、第二天线单元、双通道信号接收模块、双通道信号发送模块及信号处理控制单元，通过固定朝向不同的方向的第一天线单元及第二天线单元捕获第一预设频段通信信号，通过信号处理控制单元控制双通道信号接收模块对第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理，并控制双通道信号发送模块对待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，并对第一天线单元或第二天线单元发送第二预设频段通信信号，通过朝向不同方向的天线单元实现捕获卫星信号及待发送数据的发射，解决了现有飞行器通信系统通信稳定性差的问题，有利于改善系统的高动态适应性，提高通信质量。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种双天线通信信号处理系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的另一种双天线通信信号处理系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例二提供的一种通信装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例三提供的一种飞行器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的一种双天线通信信号处理系统的结构示意图，本实施例可适用于飞行器采用双天线结构进行临近空间通信信号收发的应用场景。

结合参考图1所示，该双天线通信信号处理系统1包括：第一天线单元101、第二天线单元102、双通道信号接收模块20、双通道信号发送模块30及信号处理控制单元40，第一天线单元101和第二天线单元102固定朝向不同的方向；双通道信号接收模块20，用于接收第一天线单元101及第二天线单元102捕获的第一预设频段通信信号，并对第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理；双通道信号发送模块30，用于对待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，并对第一天线单元101或第二天线单元102发送第二预设频段通信信号；信号处理控制单元40，用于对双通道信号接收模块20及双通道信号发送模块30提供控制信号，接收第一预设频段通信信号，并对双通道信号发送模块30发送待发送数据。

具体地，在通信信号接收过程中，第一天线单元101及第二天线单元102实时捕获周围的第一预设频段通信信号，信号处理控制单元40输出接收端控制脉冲，控制双通道信号接收模块20对第一天线单元101及第二天线单元102捕获的第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理，并将处理后的通信信号发送至信号处理控制单元40，实现接收端通信信号的转发；在通信信号发射过程中，信号处理控制单元40将待发送数据发送至双通道信号发送模块30，并输出发射端控制脉冲，控制双通道信号发送模块30对待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，并将第二预设频段通信信号通过第一天线单元101或者第二天线单元102发送至对应的通信卫星，实现发射端通信信号的发射。

可选地，第一天线单元101固定朝向第一方向，第二天线单元102固定朝向第二方向，第一方向与第二方向呈90°夹角，确保飞行器处于任何姿态飞行，均可完成通信信号的收发功能，有利于改善系统的高动态适应性。

可选地，第一天线单元101包括S频段子天线单元和L频段子天线单元，第二天线单元102包括S频段子天线单元和L频段子天线单元，S频段子天线单元用于接收第一预设频段通信信号，L频段子天线单元用于发射第二预设频段通信信号。

本实施例中，第一天线单元101和第二天线单元102采用相同的一体化结构设计，典型地，第一天线单元101和第二天线单元102可采用微带天线结构实际。第一天线单元101和第二天线单元102用于接收不同方向的通信卫星发射的第一预设频段通信信号，以及向对应的通信卫星发射第二预设频段通信信号，典型地，第一预设频段通信信号可为S波段北斗短报文射频信号，第二预设频段通信信号可为L波段北斗短报文射频信号。

由此，本实用新型实施例提供的双天线通信信号处理系统，设置第一天线单元101、第二天线单元102、双通道信号接收模块20、双通道信号发送模块30及信号处理控制单元40，通过固定朝向不同的方向的第一天线单元101及第二天线单元102捕获第一预设频段通信信号，通过信号处理控制单元40控制双通道信号接收模块20对第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理，并控制双通道信号发送模块30对待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，并对第一天线单元101或第二天线单元102发送第二预设频段通信信号，通过朝向不同方向的天线单元实现捕获卫星信号及待发送数据的发射，解决了现有飞行器通信系统通信稳定性差的问题，有利于改善系统的高动态适应性，提高通信质量和稳定性。

可选地，可在天线单元与双通道信号接收模块20之间设置前置放大器，对天线单元捕获的接收端通信信号进行前置放大，在天线单元与双通道信号发送模块30之间设置末级功率放大器，对双通道信号发送模块30输出的发射端通信信号进行功率放大。

图2是本实用新型实施例一提供的另一种双天线通信信号处理系统的结构示意图。

可选地，结合参考图2所示，双通道信号接收模块20包括第一信号接收模块210和第二信号接收模块220，第一信号接收模块210包括依次连接的用于实现信号滤波的第一滤波单元211、用于实现信号下变频处理的第一下变频单元212、用于将模拟信号转换为数字信号的第一模数转换单元213、用于实现信号解调的第一解调单元214及用于对第一预设频段通信信号进行缓存的第一信息缓存单元215，第一预设频段通信信号由第一滤波单元211逐步输送至第一信息缓存单元215；第二信号接收模块220包括依次连接的用于实现信号滤波的第二滤波单元221、用于实现信号下变频处理的第二下变频单元222、用于将模拟信号转换为数字信号的第二模数转换单元223、用于实现信号解调的第二解调单元224及用于对第一预设频段通信信号进行缓存的第二信息缓存单元225，第一预设频段通信信号沿第二信号接收模块220由第二滤波单元221逐步输送至第二信息缓存单元225。

在本实施例中，第一信号接收模块210用于对第一天线单元101接收到的第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理，第二信号接收模块220用于对第二天线单元102接收到的第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理，第一信号接收模块210和第二信号接收模块220可采用相同的电路结构，对此不作限制。

在本实施例中，第一滤波单元211及第二滤波单元221用于对经前置放大处理的第一预设频段通信信号进行滤波处理，典型地，第一滤波单元211及第二滤波单元221可采用介质滤波器，有利于降低噪声影响，提高通信质量。

本实施例中，第一下变频单元212及第二下变频单元222用于对经滤波处理的第一预设频段通信信号进行下变频处理，按照预设通信标准协议，将第一预设频段通信信号变换为第三预设频段中频信号。

可选地，第一下变频单元212包括串联连接的两级下变频器，对第一预设频段通信信号进行两次下变频产生预设中频信号；第二下变频单元222包括串联连接的两级下变频器，对第一预设频段通信信号进行两次下变频产生预设中频信号，提高频率稳定度。

可选地，第一模数转换单元213及第二模数转换单元223可采用量化位数为4bit的模数转换器。其中，模数转换器(Analogue-to-Digital Conversion，ADC)的量化位数决定了转换精度，采用4bit量化的模数转换器，将第一预设频段通信信号转换为满足通信标准要求的数字信号，有利于提高量化精度。

具体地，在通信信号接收过程中，第一解调单元214及第二解调单元224接收经过滤波、下变频及模数转换处理的数字信号，对该数字信号进行载波剥离及电文剥离，采用鉴相环路及鉴频环路融合技术实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，其中，将解调后的电文信息发送至对应的第一信息缓存单元215或者第二信息缓存单元225，第一信息缓存单元215及第二信息缓存单元225用于完成电文信息的缓存，并按照预设标准通信协议对电文信息进行判断，将符合协议要求的电文信息输出至信号处理控制单元40。

可选地，结合参考图2所示，双通道信号发送模块30包括第一信号发射模块310和第二信号发射模块320，第一信号发射模块310包括依次连接的用于实现信号滤波的第三滤波单元311、用于实现信号上变频处理的第一上变频单元312、用于将数字信号转换为模拟信号的第一数模转换单元313、用于实现信号调制的第一调制单元314及用于对第二预设频段通信信号进行缓存的第三信息缓存单元315，待发送数据由第三信息缓存单元315逐步输送至第三滤波单元311；第二信号发射模块320包括依次连接的用于实现信号滤波的第四滤波单元321、用于实现信号上变频处理的第二上变频单元322、用于将数字信号转换为模拟信号的第二数模转换单元323、用于实现信号调制的第二调制单元324及用于对第二预设频段通信信号进行缓存的第四信息缓存单元325，待发送数据由第四信息缓存单元325逐步输送至第四滤波单元321。

在本实施例中，第一信号发射模块310用于对通过第一天线单元101发送的待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，第二信号发射模块320用于对通过第二天线单元102发送的待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，第一信号发射模块310和第二信号发射模块320可采用相同的电路结构，对此不作限制。

在本实施例中，上变频单元用于将中频已调信号变换成卫星通信上行频段的信号，即第二预设频段通信信号。

可选地，第一数模转换单元313及第二数模转换单元323可采用量化位数为4bit的数模转换器。

可选地，第一上变频单元312及第二上变频单元322可包括串联连接的两级上变频器。

具体地，以第一信号发射模块310为例对工作过程进行说明，在通信信号发射过程中，信号处理控制单元40将待发送数据发送至第三信息缓存单元315，第一信息缓存单元215对待发送数据进行缓存，并输送至对应的第一调制单元314，第一调制单元314用于将待发送数据按照预设标准通信协议的相位进行调制，减少调制误差，第一数模转换单元313对调制后的信号进行数模转换，得到中频信号，通过第一上变频单元312对该中频信号进行上变频处理，得到第二预设频段通信信号，通过第三滤波单元311对该第二预设频段通信信号进行滤波处理后，将第二预设频段通信信号发送至第一天线单元101的发射端口。

应当理解的是，第二信号发射模块320的具体工作过程与第一信号发射模块310相同，在此不再赘述。

可选地，信号处理控制单元40设有高稳晶振，高稳晶振用于对双通道信号接收模块20及双通道信号发送模块30提供高稳定度的时钟信号，控制四路通道中的下变频单元和上变频单元动作，实现频率调节，有利于通信信号的同源，降低调制及解调误差。

实施例二

本实用新型实施例二提供了一种通信装置。图3是本实用新型实施例二提供的一种通信装置的结构示意图。如图3所示，该通信装置100包括上述双天线通信信号处理系统1。

本实用新型实施例提供的通信装置，设置双天线通信信号处理系统，该双天线通信信号处理系统设置第一天线单元、第二天线单元、双通道信号接收模块、双通道信号发送模块及信号处理控制单元，通过固定朝向不同的方向的第一天线单元及第二天线单元捕获第一预设频段通信信号，通过信号处理控制单元控制双通道信号接收模块对第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理，并控制双通道信号发送模块对待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，并对第一天线单元或第二天线单元发送第二预设频段通信信号，通过朝向不同方向的天线单元实现捕获卫星信号及待发送数据的发射，解决了现有飞行器通信系统通信稳定性差的问题，有利于改善系统的高动态适应性，提高通信质量和稳定性。

实施例三

本实用新型实施例三提供了一种飞行器。图4是本实用新型实施例三提供的一种飞行器的结构示意图。如图4所示，该飞行器200包括上述双天线通信信号处理系统1。

在本实施例中，飞行器200可为飞艇或者无人机。

本实用新型实施例提供的飞行器，设置双天线通信信号处理系统，该双天线通信信号处理系统设置第一天线单元、第二天线单元、双通道信号接收模块、双通道信号发送模块及信号处理控制单元，通过固定朝向不同的方向的第一天线单元及第二天线单元捕获第一预设频段通信信号，通过信号处理控制单元控制双通道信号接收模块对第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理，并控制双通道信号发送模块对待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，并对第一天线单元或第二天线单元发送第二预设频段通信信号，通过朝向不同方向的天线单元实现捕获卫星信号及待发送数据的发射，解决了现有飞行器通信系统通信稳定性差的问题，有利于改善系统的高动态适应性，提高通信质量，提高作业监测效果，提高系统稳定性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种双天线通信信号处理系统，其特征在于，包括：第一天线单元、第二天线单元、双通道信号接收模块、双通道信号发送模块及信号处理控制单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元固定朝向不同的方向；

所述双通道信号接收模块，用于接收所述第一天线单元及所述第二天线单元捕获的第一预设频段通信信号，并对所述第一预设频段通信信号进行滤波、变频及解调处理；

所述双通道信号发送模块，用于对待发送数据进行调制、变频及滤波处理，得到第二预设频段通信信号，并对所述第一天线单元或所述第二天线单元发送第二预设频段通信信号；

所述信号处理控制单元，用于对所述双通道信号接收模块及所述双通道信号发送模块提供控制信号，接收第一预设频段通信信号，并对所述双通道信号发送模块发送待发送数据。

2.根据权利要求1所述的双天线通信信号处理系统，其特征在于，所述双通道信号接收模块包括第一信号接收模块和第二信号接收模块，所述第一信号接收模块包括依次连接的用于实现信号滤波的第一滤波单元、用于实现信号下变频处理的第一下变频单元、用于将模拟信号转换为数字信号的第一模数转换单元、用于实现信号解调的第一解调单元及用于对第一预设频段通信信号进行缓存的第一信息缓存单元，第一预设频段通信信号由第一滤波单元逐步输送至第一信息缓存单元；

所述第二信号接收模块包括依次连接的用于实现信号滤波的第二滤波单元、用于实现信号下变频处理的第二下变频单元、用于将模拟信号转换为数字信号的第二模数转换单元、用于实现信号解调的第二解调单元及用于对第一预设频段通信信号进行缓存的第二信息缓存单元，第一预设频段通信信号沿第二信号接收模块由第二滤波单元逐步输送至第二信息缓存单元。

3.根据权利要求2所述的双天线通信信号处理系统，其特征在于，所述第一下变频单元包括串联连接的两级下变频器，对所述第一预设频段通信信号进行两次下变频产生预设中频信号；所述第二下变频单元包括串联连接的两级下变频器，对所述第一预设频段通信信号进行两次下变频产生预设中频信号。

4.根据权利要求2所述的双天线通信信号处理系统，其特征在于，所述第一模数转换单元及所述第二模数转换单元采用量化位数为4bit的模数转换器。

5.根据权利要求1所述的双天线通信信号处理系统，其特征在于，所述双通道信号发送模块包括第一信号发射模块和第二信号发射模块，所述第一信号发射模块包括依次连接的用于实现信号滤波的第三滤波单元、用于实现信号上变频处理的第一上变频单元、用于将数字信号转换为模拟信号的第一数模转换单元、用于实现信号调制的第一调制单元及用于对第二预设频段通信信号进行缓存的第三信息缓存单元，待发送数据由第三信息缓存单元逐步输送至第三滤波单元；

所述第二信号发射模块包括依次连接的用于实现信号滤波的第四滤波单元、用于实现信号上变频处理的第二上变频单元、用于将数字信号转换为模拟信号的第二数模转换单元、用于实现信号调制的第二调制单元及用于对第二预设频段通信信号进行缓存的第四信息缓存单元，待发送数据由第四信息缓存单元逐步输送至第四滤波单元。

6.根据权利要求1-5任一项所述的双天线通信信号处理系统，其特征在于，所述第一天线单元固定朝向第一方向，所述第二天线单元固定朝向第二方向，所述第一方向与所述第二方向呈90°夹角。

7.根据权利要求1-5任一项所述的双天线通信信号处理系统，其特征在于，所述信号处理控制单元设有高稳晶振，所述高稳晶振用于对所述双通道信号接收模块及所述双通道信号发送模块提供时钟信号。

8.根据权利要求1-5任一项所述的双天线通信信号处理系统，其特征在于，所述第一天线单元包括S频段子天线单元和L频段子天线单元，所述第二天线单元包括S频段子天线单元和L频段子天线单元，所述S频段子天线单元用于接收所述第一预设频段通信信号，所述L频段子天线单元用于发射第二预设频段通信信号。

9.一种通信装置，其特征在于，包括：权利要求1-8中任一项所述的双天线通信信号处理系统。

10.一种飞行器，其特征在于，包括：权利要求1-8中任一项所述的双天线通信信号处理系统。

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