CN218829934U - 一种一站双机频分宽带数据链装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种一站双机频分宽带数据链装置，包括一号机载终端、二号机载终端和地面终端，一号机载终端、二号机载终端二者结构相同，一号机载终端、二号机载终端分别与地面终端信号连接。本实用新型有益效果：可以便捷的实现一站双机实时通信，易于实现宽带化；机载终端软硬件完全一致，仅需要设置不同下行频点即可，简单易用；既可以用作点对点模式，又可以一站双机模式，两机相互独立，更具灵活性和鲁棒性；上行共用同一频点，节约频带资源，避免临频干扰，同时当所用上行频点受到干扰时，可以切换频点，躲避干扰，具有更高的抗干扰性能；地面终端收发使用同一天线和微波前端，架构简单，成本低，可靠性高。

Description

一种一站双机频分宽带数据链装置

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，尤其是涉及一种一站双机频分宽带数据链装置。

背景技术

无人机数据链是无人机的重要组成部分，是飞行器与地面系统联系的纽带。目前无人机一般采用一站单机传输遥控、遥测、图像的特定应用模式，应用灵活性受限，任务执行的效率不高，不能充分发挥无人机系统的整体效能。

随着技术的发展，一站多机模式，协同应用受到越来越多的重视。其数据链实现方式主要有频分多址，时分多址，码分多址和空分多址等。

频分多址，通过使用不同频段实现多机通信，可靠性高，但频带利用率较低，时分多址信息传输的实时性较差，所有目标共同分配时隙、带宽，难以实现传输的宽带化，同时由于收发同频，系统鲁棒性较差。码分多址是指利用地址码序列相关性实现的多址通信。所发射的载波既受基带数字信号调制，又受地址码调制，接收机复杂度较高。空分多址，通常基于相控阵天线多波束合成技术，每架机使用独立的定向波束，实现空分隔离，其地面复杂度大、功耗高，且飞机波束重叠时，会有相互干扰问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种一站双机频分宽带数据链装置，以解决地面复杂度大、功耗高，且飞机波束重叠时，会有相互干扰问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种一站双机频分宽带数据链装置，包括一号机载终端、二号机载终端和地面终端，所述一号机载终端、二号机载终端二者结构相同，所述一号机载终端、二号机载终端分别与地面终端信号连接；

所述地面终端包括地面全向天线和地面收发组合，所述地面收发组合与地面全向天线信号连接，所述地面全向天线分别与一号机载终端、二号机载终端信号连接；

所述地面收发组合包括微波前端、功分器、一号滤波器、二号滤波器和基带单元，所述微波前端信号连接至地面全向天线，所述微波前端接收端通过功分器连接至一号滤波器、二号滤波器，所述微波前端发射端、所述一号滤波器、二号滤波器均连接至基带单元。

进一步的，所述基带单元包括一号捷变频收发器、二号捷变频收发器和处理器，所述一号捷变频收发器接收端连接至一号滤波器，所述一号捷变频收发器发射端连接至微波前端发射端，所述二号捷变频收发器接收端连接至二号滤波器，所述一号捷变频收发器、二号捷变频收发器与处理器全双工通信连接。

进一步的，所述地面全向天线的天线频段为L频段，增益6dB。

进一步的，所述一号捷变频收发器、二号捷变频收发器的型号均为AD9361。

进一步的，所述一号滤波器、二号滤波器均为带通滤波器。

进一步的，所述微波前端的接收通道为宽带接收。

进一步的，所述一号机载终端、二号机载终端均为频分双工，射频输出功率为10W，上行接收频段为1640MHz-1740MHz，带宽100MHz，上行信号带宽13M。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种一站双机频分宽带数据链装置具有以下优势：

本实用新型所述的一种一站双机频分宽带数据链装置，可以便捷的实现一站双机实时通信，易于实现宽带化；机载终端软硬件完全一致，仅需要设置不同下行频点即可，简单易用；既可以用作点对点模式，又可以一站双机模式，两机相互独立，更具灵活性和鲁棒性；上行共用同一频点，节约频带资源，避免临频干扰，同时当所用上行频点受到干扰时，可以切换频点，躲避干扰，具有更高的抗干扰性能；地面终端收发使用同一天线和微波前端，架构简单，成本低，可靠性高。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的地面终端示意图；

图3为本实用新型实施例所述的地面终端内部原理示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图3所示，一种一站双机频分宽带数据链装置，图1，为本实用新型的应用框图，地面终端与机载终端，通过频分双工，频分多址的方式进行通信，上行使用f1频点，下行分别使用f2，f3频点。

图2为本实用新型地面终端结构图，1为地面高增益全向天线，2为地面收发组合，地面收发组合由基带单元，微波前端，功分器，滤波器1，滤波器2及互联线缆组成。图3为本实用新型地面终端原理框图。本申请所涉及的电器件均为现有技术，且本申请的控制不涉及程序改进，本申请的控制器可以为FPGA，基于传统一对一数据链技术基础上，通过频分双工，下行频分多址方式实现一站双机宽带通信。具有系统简单，可靠性高，低延时，抗干扰能力强可实现宽带化等优点。

具体过程如下：

数据链上、下行通过频分双工的方式实现一个地面站与机载端的双向实时通信(机载端包括一号机载终端、二号机载终端，一号机载终端、二号机载终端均为现有技术)，上行使用f1频点，同时与两架机进行通信，通过独立的数据端口，实现对两架飞机的同时独立遥控；两架飞机分别使用两个不同的频点与地面终端进行通信，第一架飞机下行使用f2频点，下行遥测、图像数据，第二架飞机下行使用f3频点与地面终端通信，下行遥测、图像数据，避免与第一架机同频干扰。地面终端由高增益宽带全向天线，微波前端，功分器，滤波器1，滤波器2，基带单元组成。

高增益宽带全向天线，收发一体频段覆盖f1，f2，f3频段，可以发射上行信号，同时接收，第一架机、第二架机下行的信号。

微波前端，接收基带发射的射频信号进行放大后，传输至天线对外辐射出去，同时将天线接收到的第一架机、第二架机无线信号，进行低噪声放大并输出至功分器；

功分器将微波前端接收到的射频信号分为等功率的两路输出至滤波器1和滤波器2；

滤波器1，为带通滤波器，低插损通过第一架机下行的无线信号频段f2，滤除其他频段，避免干扰，将滤波后的信号输出至基带单元的捷变频收发器1；

滤波器2，为带通滤波器，低插损通过第二架机下行的无线信号频段f3，滤除其他无用频段，避免干扰；将滤波后的信号输出至基带单元的捷变频收发器2；

基带单元通过处理器对遥控信号进行组帧、编码、等操作后，由捷变频收发器1进行调制和D/A转换后，发送给微波前端进行功率放大并输出；基带单元含两片捷变频收发器，分别采样两架机载终端下行的射频信号，A/D变换，解调后传输至处理器，由处理器，对接收的数据进行解码、分帧后由相应接口对外输出。

本实用新型一种一站双机频分宽带数据链装置，实现了两架机的双向、实时、宽带传输；

在本实用新型一种优选的实施方式中，所述地面终端使用宽带高增益全向天线，天线频段为L频段，增益6dB，以实现更大的通信作用距离。

在本实用新型一种优选的实施方式中，所述地面终端的微波前端的接收通道，为宽带接收，可以同时接收并低噪声放大f2，f3两个频点的下行信号。

在本实用新型一种优选的实施方式中，所述捷变频收发器型号为AD9361。

在本实用新型一种优选的实施方式中，地面终端的滤波器及功分器位于微波前端与基带单元之间，避免了滤波器和功分器引入的插入损耗。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种一站双机频分宽带数据链装置，可以便捷的实现一站双机实时通信，易于实现宽带化；

本实用新型一种一站双机频分宽带数据链装置，机载终端软硬件完全一致，仅需要设置不同下行频点即可，简单易用；

本实用新型一种一站双机频分宽带数据链装置，既可以用作点对点模式，又可以一站双机模式，两机相互独立，更具灵活性和鲁棒性；

本实用新型一种一站双机频分宽带数据链装置，上行共用同一频点，节约频带资源，避免临频干扰，同时当所用上行频点受到干扰时，可以切换频点，躲避干扰，具有更高的抗干扰性能；

本实用新型一种一站双机频分宽带数据链装置，地面终端收发使用同一天线和微波前端，架构简单，成本低，可靠性高。

实施例1

本实施例中数据链装置包含两个机载终端，机载终端1，机载终端2，和一个地面终端。两个机载终端均采用频分双工的工作方式，射频输出功率为10W，上行接收频段为1640MHz-1740MHz，带宽100MHz，上行信号带宽13M，考虑一定的频率保护间隔，按照20MHz带宽划分可用频点，则上行频段可划分6个接收频点，机载终端1，机载终端2共用0-5，6个频点的其中一个频点即可。机载终端下行发射频段为1300MHz-1400MHz，带宽100MHz，下行信号带宽13M，为实现双机频分通信，应尽量增大频点隔离，故机载终端1使用1300M频点，机载终端2使用1400M频点。机载天线使用宽带0dB收发一体天线，工作频率1300MHz-1800MHz。

地面终端，使用高增益宽带全向天线，增益6dB，工作频率1300MHz-1800MHz。射频前端采用频分双工方式，主要由功率放大模块、低噪声放模块、滤波器、双工器组成，射频输出功率为1W，完成对基带输出的发射信号的功率放大以及天线所接收的小信号的低噪声放大功能。

接收到的无线信号经射频前端放大后，传输至功分器，由功分器将信号分成等功率的两路分别给到滤波器1和滤波器2，功分器插损≤0.4dB，隔离度＞20dB。滤波器1，为带通滤波器，通频带1210MHz-1310MHz，带内插损＜1dB，带外抑制大于40dB，将接收到的f2频点1300MHz信号滤波后给到基带单元捷变频收发器1，滤除f3频点1400MHz的信号，减少干扰；滤波器2，为带通滤波器，通频带1390MHz-1490MHz，带内插损＜1dB，带外抑制大于40dB，将接收到的f3频点1400MHz信号滤波后给到基带单元捷变频收发器2，滤除f2频点1300MHz的信号，减少干扰。

基带处理单元包含2条接收通道，1条发射通道。发射通道，将地面站发出的两架机遥控数据进行统一组帧，对组帧后的数据，进行卷积信道编码、扩频、成型滤波处理，由捷变频收发器1进行调制，DA转换，经微波前端功率放大后，通过地面收发一体全向天线辐射出去。

两条接收通道，分别对捷变频收发器1，捷变频收发器2接收到的无线信号，进行AD转换、解调后由可编程处理单元进行载波同步、伪码同步、LDPC译码、帧同步等基带处理后，将解析得到的遥测及图像数据通过接口单元，发送至地面站，实时获取两架机下传的遥测数据及视频信息。

所述数据链装置，下行业务速率可达8Mbps，上行遥控业务速率为25.6kbps，但不限于所述业务速率。

所述数据链装置，作用距离达到50公里，可有效提升使用效能，配合相应功率的射频前端，高增益天线，业务速率还可以进一步提升作用半径。

所述数据链装置，上行通道使用同一频点，频率使用更集约，具有6个可选工作频点，当前频点受到干扰时，可以切换其他工作频点，避开干扰，提升了系统的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种一站双机频分宽带数据链装置，其特征在于：包括一号机载终端、二号机载终端和地面终端，所述一号机载终端、二号机载终端二者结构相同，所述一号机载终端、二号机载终端分别与地面终端信号连接；

所述地面终端包括地面全向天线和地面收发组合，所述地面收发组合与地面全向天线信号连接，所述地面全向天线分别与一号机载终端、二号机载终端信号连接；

所述地面收发组合包括微波前端、功分器、一号滤波器、二号滤波器和基带单元，所述微波前端信号连接至地面全向天线，所述微波前端接收端通过功分器连接至一号滤波器、二号滤波器，所述微波前端发射端、所述一号滤波器、二号滤波器均连接至基带单元。

2.根据权利要求1所述的一种一站双机频分宽带数据链装置，其特征在于：所述基带单元包括一号捷变频收发器、二号捷变频收发器和处理器，所述一号捷变频收发器接收端连接至一号滤波器，所述一号捷变频收发器发射端连接至微波前端发射端，所述二号捷变频收发器接收端连接至二号滤波器，所述一号捷变频收发器、二号捷变频收发器与处理器全双工通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种一站双机频分宽带数据链装置，其特征在于：所述地面全向天线的天线频段为L频段，增益6dB。

4.根据权利要求2所述的一种一站双机频分宽带数据链装置，其特征在于：所述一号捷变频收发器、二号捷变频收发器的型号均为AD9361。

5.根据权利要求1所述的一种一站双机频分宽带数据链装置，其特征在于：所述一号滤波器、二号滤波器均为带通滤波器。

6.根据权利要求1所述的一种一站双机频分宽带数据链装置，其特征在于：所述微波前端的接收通道为宽带接收。

7.根据权利要求1所述的一种一站双机频分宽带数据链装置，其特征在于：所述一号机载终端、二号机载终端均为频分双工，射频输出功率为10W，上行接收频段为1640MHz-1740MHz，带宽100MHz，上行信号带宽13M。

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