專利名稱：分布式接收機及使用該分布式接收機的外部有源標(biāo)校裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種用于多點定位機場場面監(jiān)視系統(tǒng)的接收機，尤其涉及的是一種分布式接收機及使用該分布式接收機的外部有源標(biāo)校裝置。
背景技術(shù)：
多點定位機場場面監(jiān)視系統(tǒng)(Mult1-staticDependent Surveillance, MDS)是一種應(yīng)用于目標(biāo)識別和空域監(jiān)管的新型系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在目前基于二次雷達(SecondarySurveillance Radar, SSR)空管系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用分布式接收機接收全球通用的SSR應(yīng)答信號，通過信號到達各接收機的到達時差進行定位，MDS技術(shù)是緩解目前日益增長的空中交通管制壓力、提升復(fù)雜環(huán)境下機場附近監(jiān)管能力的關(guān)鍵技術(shù)之一。典型的MDS系統(tǒng)一般配置15 20個分布式接收機，接收機捕捉機場附近來自不同平臺的應(yīng)答機信號，完成低噪 聲放大、低失真濾波、包絡(luò)提取、高速采樣、時間標(biāo)定與數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋τ贛DS系統(tǒng),精確的到達時差(Time Difference of Arrival, TDOA)估計是實現(xiàn)高精度定位的關(guān)鍵。分布式接收機對應(yīng)答信號的多個處理環(huán)節(jié)如濾波、采樣等都可能會影響應(yīng)答脈沖的失真度，進而影響時差估計精度和定位精度。由于MDS系統(tǒng)是在SSR基礎(chǔ)上構(gòu)建的，MDS接收機與SSR接收機的功能類似，都是要完成對1090MHz應(yīng)答信號的接收和射頻處理，因此與SSR接收機一樣，MDS接收機一般也是采用中頻對數(shù)檢波方案，如圖1所示。在該方案中，接收機首先對1090MHz應(yīng)答信號進行低噪聲放大與濾波，然后與1030MHz本振進行混頻下變頻至60MHz，對該中頻信號進行濾波和放大以后進行中頻對數(shù)檢波，最后對視頻脈沖進行AD變換，著名的MDS系統(tǒng)全球供應(yīng)商ERA公司即采用的是該方案。但是這種方案存在著以下不足I)信號的混頻環(huán)節(jié)會給應(yīng)答脈沖的失真度尤其是脈沖上升沿帶來額外影響；2)混頻過程需要1030MHz頻綜器和60MHz中頻濾波器，增加了系統(tǒng)設(shè)備量與系統(tǒng)成本。另外，MDS系統(tǒng)通過分布式接收機捕捉應(yīng)答器的應(yīng)答信號，應(yīng)答脈沖到達每個接收機的到達時間(Time of Arrival，T0A)為空間傳輸部分，而信號在接收機中的傳輸延遲應(yīng)予以扣除，因此對分布式接收機進行精確延遲校正是保證MDS系統(tǒng)準(zhǔn)確定位的關(guān)鍵問題之
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實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種分布式接收機及使用該分布式接收機的外部有源標(biāo)校裝置，能夠在更少設(shè)備量的前提下，實現(xiàn)對應(yīng)答信號的高精度與低失真接收，并能夠?qū)Ψ植际浇邮諜C的傳輸延遲進行精確校正。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型包括依次連接的低噪聲放大器、高斯匹配濾波器、射頻對數(shù)檢波器、匹配電路、AD變化電路和光電轉(zhuǎn)換光纖傳輸器。作為本實用新型的優(yōu)選方式之一，所述高斯匹配濾波器為五階高斯型射頻濾波器，帶寬為30MHz。使用所述分布式接收機的外部有源標(biāo)校裝置，包括應(yīng)答信號模擬器、I n功分器、η個分布式接收機和η個信號處理器,應(yīng)答信號模擬器和1:η功分器相連以傳輸產(chǎn)生的AC模式和S模式應(yīng)答信號，1:η功分器和η個分布式接收機的輸入端相連將應(yīng)答信號分為η路分別傳輸給每個分布式接收機，η個分布式接收機的輸出端分別與對應(yīng)的信號處理器相連，η彡2且為整數(shù)。本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點本實用新型所采用的射頻直接對數(shù)檢波技術(shù)能避免混頻環(huán)節(jié)給應(yīng)答脈沖的失真度尤其是給脈沖上升沿所帶來的惡化，同時省去了混頻器、1030MHz頻綜器和60MHz中頻濾波器等硬件電路單元，減小了 MDS系統(tǒng)設(shè)備量與系統(tǒng)成本；本實用新型所采用的高斯匹配濾波技術(shù)有效減小了減少了接收機帶寬和匹配濾 波類型對應(yīng)答脈沖失真度的影響，尤其是大大緩解了上升沿的惡化以及消除了脈沖邊沿過沖現(xiàn)象，從而提聞了 TDOA估計精度和系統(tǒng)定位精度；采用的外部有源標(biāo)校裝置對分布式接收機自身傳輸和處理延遲進行校正，該技術(shù)裝置簡單、可實現(xiàn)性很強，能精確測出接收機自身的傳輸與處理延遲，使得MDS系統(tǒng)可以獲得更加精確的真實目標(biāo)TD0A，從而提高了 MDS系統(tǒng)的時差定位精度。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用中頻對數(shù)檢波的接收機的系統(tǒng)框圖；圖2是本實用新型采用射頻直接對數(shù)檢波的接收機的系統(tǒng)框圖；圖3是接收機帶寬與接收輸出脈沖上升沿的關(guān)系示意圖；圖4是采用平頂濾波器3dB帶寬=IOMHz的接收機輸出脈沖示意圖；圖5是采用高斯匹配濾波器3dB帶寬=IOMHz的接收機輸出脈沖示意圖；圖6是采用平頂濾波器3dB帶寬=30MHz的接收機輸出脈沖示意圖；圖7是采用高斯匹配濾波器3dB帶寬=30MHz的接收機輸出脈沖示意圖；圖8為外部有源標(biāo)校裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖9為校正時各電路單元延遲示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。如圖2所示，本實施例的接收機包括依次連接的低噪聲放大器11、高斯匹配濾波器12、射頻對數(shù)檢波器13、匹配電路14、AD變化電路15和光電轉(zhuǎn)換光纖傳輸器16。所述的射頻對數(shù)檢波器13是指接收機對1090MHz頻段的應(yīng)答脈沖進行低噪聲放大與濾波以后，在射頻段直接進行對數(shù)檢波，提取應(yīng)答脈沖包絡(luò)，而不同于常規(guī)方案中對射頻信號進行下變頻到60MHz中頻后才進行對數(shù)檢波。射頻直接對數(shù)檢波方案既避免了混頻環(huán)節(jié)給應(yīng)答脈沖失真度尤其是脈沖上升沿帶來的影響，又節(jié)省了混頻器、1030MHz頻綜器、60MHz中頻濾波器等硬件電路單元。所述的高斯匹配濾波器12是指接收機采用了五階高斯型射頻濾波器進行匹配濾波。TDOA估計精度下限與應(yīng)答脈沖的上升沿成正比，而脈沖的上升沿與接收機的帶寬以及濾波類型相關(guān)，因此接收機匹配濾波帶寬與類型的選擇是設(shè)計的重點考慮問題之一。如圖3所示，針對MDS應(yīng)答脈沖的信號特點，分析與仿真指出當(dāng)接收機帶寬小于IOMHz時，接收機帶寬決定了輸出脈沖上升沿的大小；當(dāng)接收機帶寬大于30MHz時，接收機對脈沖上升沿的影響很小，輸出脈沖上升沿主要取決于輸入脈沖自身。另外，對于采用脈沖調(diào)制方式的1090MHz應(yīng)答脈沖，其信號頻譜的包絡(luò)為sine函數(shù)，當(dāng)接收機的通頻特性與其相匹配時，接收機輸出脈沖失真度最低、信噪比最大，如圖4 7所示。針對MDS系統(tǒng)對時間測量精度上的需求以及應(yīng)答脈沖信號的特點，本實施例提出接收機的優(yōu)化設(shè)計帶寬為30MHz，采用了五階高斯型射頻濾波器進行匹配濾波的解決方案，使得接收機對實際應(yīng)答信號的上升沿大小幾乎沒有惡化，對脈沖失真度影響很小，能更好地滿足MDS系統(tǒng)的應(yīng)用需求。如圖8所示，使用所述分布式接收機的外部有源標(biāo)校裝置，包括應(yīng)答信號模擬器
2、I n功分器3、n個分布式接收機和η個信號處理器4,應(yīng)答信號模擬器2和1:η功分器3相連以傳輸產(chǎn)生的AC模式和S模式應(yīng)答信號，I η功分器3和η個分布式接收機的輸入端相連將應(yīng)答信號分為η路分別傳輸給每個分布式接收機，η個分布式接收機的輸出端分別 與對應(yīng)的信號處理器4相連，η彡2且為整數(shù)。本實施例的外部有源標(biāo)校裝置是采用應(yīng)答信號模擬器2作為外部標(biāo)校源，產(chǎn)生的AC模式和S模式應(yīng)答信號，通過等相位1:η功分器將信號送至η個分布式接收機的輸入端，信號在接收機內(nèi)部經(jīng)過低噪聲放大、低失真濾波、射頻對數(shù)檢波、AD變換，電光-光電轉(zhuǎn)換后送至信號處理器4 (DSP)進行TOA測量。如圖9所示，接收機進行延遲校正時，中心站信號處理系統(tǒng)以高精度時間同步系統(tǒng)送來的IOMHz時鐘作為參考，產(chǎn)生I毫秒為周期的毫秒脈沖送至應(yīng)答信號模擬器2，應(yīng)答信號模擬器2以該信號的上升沿作為觸發(fā)，延遲一定的時間之后產(chǎn)生應(yīng)答信號的AC碼和S碼的調(diào)制脈沖串，并通過對1090MHz射頻連續(xù)波信號進行調(diào)制產(chǎn)生從而應(yīng)答脈沖信號，該射頻應(yīng)答信號通過等相位1:n功分器和等長射頻電纜后送至η個接收機的輸入端，通過η個接收機的處理將其TOA信息送至DSP系統(tǒng)，測得第i (i=l，2，…，η)個接收機的應(yīng)答脈沖的前沿與毫秒脈沖前沿之差為Ti，考慮到毫秒脈沖傳輸延遲τη、應(yīng)答信號模擬器2內(nèi)部毫脈沖觸發(fā)與調(diào)制延遲τ 2、1:η功分器和等長射頻電纜傳輸延遲Ti3，則第i個接收機自身的傳輸與處理延遲A τ i應(yīng)為Δ Ti=T1-T η- τ i2~ τ i3采用該裝置準(zhǔn)確測出接收機自身的傳輸延遲后，將數(shù)據(jù)進行記錄，然后在系統(tǒng)測定真實目標(biāo)的TOA后，對該部分延遲進行校除。由于應(yīng)答信號模擬器2可以產(chǎn)生高信噪比、低失真的模擬應(yīng)答信號，并且在校正時沒有多個目標(biāo)信號疊加和多徑干擾問題，MDS系統(tǒng)可以更加精確地測出該信號的Τ0Α，另外校正系統(tǒng)中各輔助電路設(shè)備的傳輸延遲τη、Ti2、Ti3可以用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、示波器等儀表精確測出，因此通過上式可以計算出接收機自身精確的傳輸與處理延遲，于是系統(tǒng)可以獲得更加精確的TD0A，從而提高了 MDS系統(tǒng)的時差定位精度。
權(quán)利要求1.一種分布式接收機，其特征在于，包括依次連接的低噪聲放大器、高斯匹配濾波器、 射頻對數(shù)檢波器、匹配電路、AD變化電路和光電轉(zhuǎn)換光纖傳輸器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式接收機，其特征在于所述高斯匹配濾波器為五階高斯型射頻濾波器，帶寬為30MHz。
3.一種使用如權(quán)利要求1所述分布式接收機的外部有源標(biāo)校裝置，包括應(yīng)答信號模擬器、1:n功分器、η個分布式接收機和η個信號處理器,應(yīng)答信號模擬器和1:η功分器相連以傳輸產(chǎn)生的AC模式和S模式應(yīng)答信號，I η功分器和η個分布式接收機的輸入端相連將應(yīng)答信號分為η路分別傳輸給每個分布式接收機，η個分布式接收機的輸出端分別與對應(yīng)的信號處理器相連，η彡2且為整數(shù)。
專利摘要本實用新型公開了一種分布式接收機及使用該分布式接收機的外部有源標(biāo)校裝置，分布式接收機包括依次連接的低噪聲放大器、高斯匹配濾波器、射頻對數(shù)檢波器、匹配電路、AD變化電路和光電轉(zhuǎn)換光纖傳輸器。外部有源標(biāo)校裝置包括應(yīng)答信號模擬器、1n功分器、n個分布式接收機和n個信號處理器。本實用新型所采用的射頻直接對數(shù)檢波技術(shù)能避免混頻環(huán)節(jié)給應(yīng)答脈沖的失真度尤其是給脈沖上升沿所帶來的惡化，同時省去了混頻器、1030MHz頻綜器和60MHz中頻濾波器等硬件電路單元，減小了MDS系統(tǒng)設(shè)備量與系統(tǒng)成本。采用的外部有源標(biāo)校裝置對分布式接收機自身傳輸和處理延遲進行校正，提高了MDS系統(tǒng)的時差定位精度。
文檔編號G01S5/00GK202837534SQ20122054982
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者段宗明, 柴文乾, 張奕 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所