CN216646824U - 机载北斗双天线指挥型用户机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信设备领域，具体涉及一种机载北斗双天线指挥型用户机，包括北斗接收主机和多个北斗天线，北斗天线用于接收北斗信号，并与核心处理板连接，核心处理板用于负责北斗信号收发，载板与核心处理板连接，接口与核心处理板连接，载板用于基于信号强度选择北斗天线。使用时将本实用新型安装在直升机的两侧，通过多个北斗天线接收地面发出的北斗信号，载板在接收到信号强度后，选择信号强度大的北斗天线进行信号的传输，并通过核心处理板对信号进行处理和转换，通过接口可以和外部设备进行连接，以进行电源供应和数据传输，电源管理模块用于对整个装置提供供电，可以提高信号接收效率。

Description

机载北斗双天线指挥型用户机

技术领域

本实用新型涉及通信设备领域，尤其涉及一种机载北斗双天线指挥型用户机。

背景技术

基于北斗的应急救援搜寻系统涉及的机载北斗接收机一般安装在应急救援直升机上，主要作用为接收北斗终端遇险上报的位置信息，并引导应急救援直升机直达遇险位置开展搜寻救援任务。

目前国内多采用临时加装方式，设备和天线安装在机舱内部，此加装方式导致天线方向性受限，若设备只有一个天线，可能会出现局部方向接收不到信号，不能正常定位和通信。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机载北斗双天线指挥型用户机，采用两个天线设计，安装在直升机两侧玻璃窗，在直升机飞行过程中，可根据信号强度选择天线，从而解决直升机飞行过程中北斗接收机无法接收信号，定位和通信中断的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种机载北斗双天线指挥型用户机，包括北斗接收主机和多个北斗天线，所述北斗接收主机包括载板、核心处理板、电源管理模块和第一接口，所述北斗天线用于北斗信号收发处理，并与所述核心处理板外引天线航插插头连接，所述核心处理板用于负责北斗信号解析处理，所述载板与所述核心处理板连接，所述第一接口与所述核心处理板、所述载板连接，所述载板用于基于信号强度切换选择所述北斗天线、所述核心处理板供电电压及接口转换。

其中，所述北斗天线包括多个接收天线、发送天线、多个低噪声放大器、功率放大器、合路器和射频接口，所述接收天线与所述低噪声放大器连接，所述合路器与多个所述低噪声放大器连接，所述功率放大器与所述合路器连接，所述发送天线与所述功率放大器连接，所述合路器与所述射频接口连接,所述射频接口通过射频线缆与所述天线航插插头连接。

其中，所述北斗天线还包括底座及屏蔽罩，所述屏蔽罩设置在多个接收天线、发送天线上方,所述底座内部隔腔安装所述低噪声放大器、功率放大器、合路器和射频接口；所述北斗接收主机还包括屏蔽金属外壳,所述屏蔽金属外壳内安装所述载板、所述核心处理板、所述电源管理模块和第一接口。

其中，所述核心处理板包括基带电路模块、射频电路模块、接口电路模块和电源模块，所述射频电路模块与所述基带电路模块连接，所述接口电路模块与所述射频电路模块、所述基带电路模块和所述电源模块连接，所述电源模块对所述基带电路模块、所述射频电路模块、所述接口电路模块供电。

其中，所述载板包括第三接口、数据转换电路、电源转换电路、蓝牙数据处理电路、IC卡及复位电路,所述接口转换电路与所述第一接口和所述核心处理板连接,所述电源转换电路与所述电源转换板和所述核心处理板连接,所述蓝牙及数据处理电路与所述第三接口和所述数据转换电路连接,所述IC卡及复位电路与所述核心处理板连接。

其中，所述射频电路模块包括通道多工器、多个波段接收电路和波段发射电路，多个所述波段接收电路和所述波段发射电路与所述通道多工器连接，所述基带电路模块与多个所述波段发射电路和所述波段发射电路连接。

其中，所述电源管理模块包括电源转换板和电池，所述电源转换板与所述电池和所述载板连接，所述电源转换板用于无外接适配器时，电路切换为所述电池供电，有外接适配器时电路切换为外接适配器供电并对所述电池充电。

其中，所述第一接口包括状态指示灯、串口航空插头、电源输入航空插头和拨动开关，所述串口航空插头与所述载板连接，所述电源输入航空插头与所述电源转换板连接，所述拨动开关与所述电源转换板连接。本实用新型的一种机载北斗双天线指挥型用户机，直升机在飞行过程中，尽可能保证北斗信号连续性。使用时将本实用新型安装在直升机的两侧，通过多个所述北斗天线接收卫星发出的北斗信号，所述载板实时监测北斗信号波速状态，选择信号强度大的所述北斗天线进行北斗信号收发，并通过所述核心处理板对信号进行处理和转换，通过所述接口可以和外部设备进行连接，以进行电源供应和数据传输，所述电源管理模块用于对整个装置提供供电，内置电源可以实现远超4小时的外场移动使用或室内固定长时间使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型的一种机载北斗双天线指挥型用户机的组成框图；

图2是本实用新型的射频电路模块的原理框图；

图3是本实用新型的接收通道电路原理框图；

图4是RDSS接收模块的原理图；

图5是电源管理模块的组成及供电关系图；

图6是本实用新型的一种机载北斗双天线指挥型用户机的天线组成及信号流程图；

图7是本实用新型的核心处理板的组成框图。

1-北斗接收主机、2-北斗天线、11-载板、12-核心处理板、13-电源管理模块、 14-接口、21-接收天线、22-发送天线、23-低噪声放大器、24-功率放大器、25- 合路器、26-屏蔽罩、121-基带电路模块、122-射频电路模块、123-接口电路模块、124-电源模块、131-电源转换板、132-电池、1221-通道多工器、1222-波段接收电路、1223-波段发射电路。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1～图7，本实用新型提供一种机载北斗双天线指挥型用户机：

包括北斗接收主机1和多个北斗天线2，所述北斗接收主机1包括载板11、核心处理板12、电源管理模块13和第一接口14，所述北斗天线2用于收发北斗信号，外引至射频接口26,通过5米射频线缆与所述第一接口14处的天线航空插头连接,然后延伸至机壳内部与核心处理板12连接，所述核心处理板12用于负责北斗信号解析处理，所述载板11与所述核心处理板12、所述电源管理模块13连接，所述第一接口14与所述载板11、所述核心处理板12、所述电源管理模块13连接，所述载板11用于基于信号强度切换选择所述北斗天线2、所述核心处理板12供电电压及接口转换。

在本实施方式中，直升机在飞行过程中，尽可能保证北斗信号连续性。使用时将本实用新型安装在直升机的两侧，通过多个所述北斗天线2接收卫星发出的北斗信号，所述载板11在监测到信号波束状态后，选择信号强度大的所述北斗天线2进行信号的传输，并通过所述核心处理板12对信号进行处理和转换，通过所述接口14或蓝牙可以和外部设备进行连接，以进行电源供应和数据传输，所述电源管理模块13用于对整个装置提供供电，内置电源可以实现远超4小时的外场移动使用或室内固定长时间使用。

所述载板11主要负责天线切换选择处理、电源转换、接口14转换、复位及IC卡安装等功能。主要包括单片机控制电路、电源转换控制电路、串口转换输出电路、复位及秒脉冲输出电路、IC卡控制电路、蓝牙控制电路等。

进一步的，所述北斗天线2包括多个接收天线21、发送天线22、多个低噪声放大器23、功率放大器24、合路器25和射频接口26，所述接收天线21与所述低噪声放大器23连接，所述合路器25与多个所述低噪声放大器23连接，所述功率放大器24与所述合路器25连接，所述发送天线22与所述功率放大器24 连接，所述合路器25与所述射频接口26连接,所述射频接口26通过射频线缆与所述第一接口14连接。

在本实施方式中，多个所述接收天线21包括1个B3频段接收天线，1个S 频段接收天线、1个B1/L1接收天线，通过低噪声放大器23进行放大滤波以得到有效的信号，所述发送天线22为L发送天线，用于提供L频点信号发射，所述功率放大器24用于提供相应的发射功率。

进一步的，所述北斗天线2还包括底座27和屏蔽罩28，所述屏蔽罩28设置在所述天线本体上方,所述底座27设置在所述天线本体下方。所述屏蔽罩设置在多个接收天线21、发送天线上方,所述底座内部隔腔安装所述低噪声放大器 23、功率放大器24、合路器25和射频接口26；所述北斗接收主机还包括屏蔽金属外壳,所述屏蔽金属外壳内安装所述载板11、所述核心处理板12、所述电源管理模块13和第一接口14。

在本实施方式中，主机内部射频电路装有屏蔽罩，与其它电路进行隔离。面板接口14尺寸与接插件大小一致，加入屏蔽胶圈、胶垫，防止电磁泄漏，从理论上开孔尺寸小于λ/4(λ为波长)就能有效的防止电磁辐射，本设备主要用到的频率为2491.57MHz、1615.68MHz和1268MHz，只要面板开孔尺寸小于12cm 不会有电磁泄漏。所有接插件选择具有滤波功能的连接器，连接器开孔均小于 2cm。

进一步的，所述核心处理板12包括基带电路模块121、射频电路模块122、接口电路模块123和电源模块124，所述射频电路模块122与所述基带电路模块 121连接，所述接口电路模块123与所述基带电路模块121、所述射频电路模块 122和所述电源模块124连接，所述电源模块124对所述基带电路模块121、所述射频电路模块122、所述接口电路模块123供电。

在本实施方式中，所述基带电路模块121采用上海复旦微电子JFM7205F 芯片。JFM7205F是基于65nm工艺平台推出的最新北斗RDSS/RNSS多模基带处理芯片，主要应用于北斗卫星导航、定位、授时等用户终端设备中，可以接收处理经过数字化后的RNSS B3、B1，GPS L1或GLONASS F1频点中频导航信号。与精密测距码芯片配合，可以完成对设定导航信号的捕获、跟踪、导航电文解调解码、原始观测量提取等功能。JFM7205F内置32位高性能CPU，用户可以选择通过数据总线接口14输出导航电文、原始观测量和基带芯片的工作状态等信息，也可以选择利用内置的CPU完成电文的解调与PVT信息的解算，并直接通过串口输出。

JFM7205F同时内嵌RDSS专用基带处理电路，支持北斗一代RDSS卫星信号的接收与发送，配合内部CPU可以完成出入站协议处理和通信协议处理，支持指挥功能。

所述射频电路模块122采用北斗RDSS、RNSS射频芯片采用两次变频，RF 前端集成了两个镜像抑制混频器(MIXER1)。两个通道共用LNA，放大后分别送入第一级MIXER1。中频部分为两个独立通道，分别集成了AGC，第二级 MIXER2，LPF和IF输出缓冲放大器。片内集成PLL、VCO、晶体振荡器及固定分频比的分频器，为混频器提供本振信号。射频芯片采用QFN64封装，工作温度范围－40～+85℃。

所述接口电路模块123射频插座用于和第一接口14天线航空插头连接，用于收发第一接口14处的北斗信号。

进一步的，所述射频电路模块122包括通道多工器1221、多个波段接收电路1222和波段发射电路1223，多个所述波段接收电路1222和所述波段发射电路1223与所述通道多工器1221连接，所述基带电路模块121与多个所述波段发射电路1223和所述波段发射电路1223连接。

在本实施方式中，多个波段接收电路1222分别对应相应的天线，从北斗天线2通过同轴电缆输入的信号进入所述通道多工器1221，所述通道多工器1221 将天线合并的所有频段信号分离开，分别馈给相应波段的接收电路，此处B1波段和L1波段由于频率相邻(B1～1561.098MHz，L1～1575.42MHz)，可共用同一天线，另外还有B3波段、S波段信号输入。它采用两次下变频方案，可根据管脚电平设定对B1、B2、B3、GPS L1和GLONASS L1中任意一个导航信号进行下变频处理，并提供接收机整机工作时钟。其内部集成PLL和VCO电路以及AGC控制电路，系统噪声系数小于4dB。该芯片集成度很高，大大简化了接收电路的设计。而且芯片的一致性高，兼顾标准化和小型化的要求。如图3所示。虚线部分即为集成下变频芯片，配合一些外围电路即可实现二次变频的接收通道功能。内部置AGC电路，可实现50dB的动态控制范围。内部LNA噪声系数优于3dB，配合外部LNA使用，可实现很好的整机噪声性能，满足应用要求。

RDSS接收通道的功能主要是对信号的选频和放大。在此选用了集成下变频模块来实现。该模块集成S波段两次下变频接收通道，L波段BPSK调制发射通道，采用金属表贴封装，具有集成度高、功耗低、体积小、可靠性高等特点，该模块集成度很高，大大简化了接收电路的设计。而且芯片的一致性高，兼顾标准化和小型化的要求。三个通道都可以使用此模块实现，原理框图见图4

进一步的，所述电源管理模块13包括电源转换板131和电池132，所述电源转换板131与所述电池132连接，所述电源转换板131用于无外接适配器时，转换所述电池132为设备供电，有外接适配器时转换外接适配器供电并对所述电池132充电。

在本实施方式中，电池132选择聚合物锂电池(4串3并)，标准输出电压 16.8V，电池132容量大于等于9450mAh。采用外接适配器或直流24V_DC外部供电时，输入电压经电源转换板131转换为2路，1路18V给设备供电；1路为电池132充电，电源转换板131具备对电池132过充保护功能，供电关系如图5 所示。当无外部电源供电时，设备采用内置电池132供电，标准输出电压为16.8V；输出电压经电源板转换升压至18V为核心处理单元供电。

进一步的，所述第一接口14包括状态指示灯、串口航空插头、电源输入航空插头和拨动开关，所述串口航空插头与所述载板11连接，所述电源输入航空插头与所述电源转换板131连接，所述拨动开关与所述电源转换板131连接。

在本实施方式中，主机连接器采用标准航空接插件，连接器尾部线缆与插芯采用压接连接，防止接触不良、脱落，保障设备的正常工作。该连接器具有防误差、防水能力，配有屏蔽胶垫，具有良好的电磁屏蔽效果。

本实用新型的用户机电池132型号为ICNPP58/54/174-6SHDJ-TX，容量≥ 9.45Ah；设备内部模块需求电压为18/1.2A，估算可长时间工作约8h，满足工作时长≥4小时的需求，满足长时间的外场移动使用。机载北斗双天线指挥型用户机内部载板11含蓝牙模块设计，支持外部显示终端无线蓝牙连接进行数据交互和APP操作控制；同时设备含RS232数据接口14，可连接专用串口线至PC端，通过PC端搜救软件操作控制，从而解决使用场景受限的问题。

为解决直升机飞行过程中因天线朝向不同，导致信号接收中断的问题，实现方式主要从来两个方面考虑，双天线切换电路设计和双天线安装位置。首先是天线安装在不同方位、不同朝向、间隔一段距离(例如直升机两侧玻璃处，无论飞行朝哪个方向飞行，始终保持一个天线处于信号良好接收状态)。本设计采用单片机程序算法进行信号强弱判断，然后不断的切换天线，从而保持设备一直处于信号接收良好状态。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种机载北斗双天线指挥型用户机，其特征在于，

包括北斗接收主机和多个北斗天线，所述北斗接收主机包括载板、核心处理板、电源管理模块和第一接口，所述北斗天线用于北斗信号收发处理，并与所述核心处理板外引天线航插插头连接，所述核心处理板用于负责北斗信号解析处理，所述载板与所述核心处理板连接，所述第一接口与所述核心处理板、所述载板连接，所述载板用于基于信号强度切换选择所述北斗天线、所述核心处理板供电电压及接口转换，所述电源管理模块包括电源转换板和电池，所述电源转换板与所述电池和所述载板连接，所述电源转换板用于无外接适配器时，电路切换为所述电池供电，有外接适配器时电路切换为外接适配器供电并对所述电池充电。

2.如权利要求1所述的一种机载北斗双天线指挥型用户机，其特征在于，

所述北斗天线包括多个接收天线、发送天线、多个低噪声放大器、功率放大器、合路器和射频接口，所述接收天线与所述低噪声放大器连接，所述合路器与多个所述低噪声放大器连接，所述功率放大器与所述合路器连接，所述发送天线与所述功率放大器连接，所述合路器与所述射频接口连接,所述射频接口通过射频线缆与所述天线航插插头连接。

3.如权利要求2所述的一种机载北斗双天线指挥型用户机，其特征在于，

所述北斗天线还包括底座及屏蔽罩，所述屏蔽罩设置在多个接收天线、发送天线上方,所述底座内部隔腔安装所述低噪声放大器、功率放大器、合路器和射频接口；所述北斗接收主机包括屏蔽金属外壳,所述屏蔽金属外壳内安装所述载板、所述核心处理板、所述电源管理模块和第一接口。

4.如权利要求1所述的一种机载北斗双天线指挥型用户机，其特征在于，

所述核心处理板包括基带电路模块、射频电路模块、接口电路模块和电源模块，所述射频电路模块与所述基带电路模块连接，所述接口电路模块与所述射频电路模块、所述基带电路模块和所述电源模块连接，所述电源模块对所述基带电路模块、所述射频电路模块、所述接口电路模块供电。

5.如权利要求1所述的一种机载北斗双天线指挥型用户机，其特征在于，

所述载板包括第三接口、数据转换电路、电源转换电路、蓝牙数据处理电路、IC卡及复位电路,所述接口转换电路与所述第一接口和所述核心处理板连接, 所述电源转换电路与所述电源转换板和所述核心处理板连接,所述蓝牙及数据处理电路与所述第三接口和所述数据转换电路连接,所述IC卡及复位电路与所述核心处理板连接。

6.如权利要求4所述的一种机载北斗双天线指挥型用户机，其特征在于，

所述射频电路模块包括通道多工器、多个波段接收电路和波段发射电路，多个所述波段接收电路和所述波段发射电路与所述通道多工器连接，所述基带电路模块与多个所述波段发射电路和所述波段发射电路连接。

7.如权利要求1所述的一种机载北斗双天线指挥型用户机，其特征在于，

所述第一接口包括状态指示灯、串口航空插头、电源输入航空插头和拨动开关，所述串口航空插头与所述载板连接，所述电源输入航空插头与所述电源转换板连接，所述拨动开关与所述电源转换板连接。

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