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海螺拍客
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1点点葵

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随着ADS-B航空器运行监视技术的快速发展,ADS-B接收系统国产化的需求也在逐渐的提高。本文主要围绕ADS-B接收组件射频前端接收技术进行研究,提出射频接收组件的总体设计方案和关键技术的实现方法,并与信号处理单元和显控单元进行联合调试。给出了前端接收组件的实验室测试结果和测试方案以及联调数据。论文关键词:ADS-B,灵敏度,检波器本文从自动相关监视系统(ADS-B)的工作原理出发,设计了射频接收组件的技术指标和系统架构,并对射频接收组件的设计中的关键技术进行了分析,搭载测试系统对射频接收组件进行闭环测试并与数字处理单元和显示控制单元进行实测验证系统的性能。1ADS-B射频接收组件架构设计ADS-B射频接收组件应用于ADS-B天线接收到的(-90dBm,-10dBm)信号强度的1090MHz的射频信号,通过限幅、滤波、混频、中频放大、检波等过程生成数字信号处理单元中A/D采样模块能够识别和处理的检波信号。根据ADS-B接收系统实际工作的环境,分析出射频组件的具体性能指标,如表1所示。2ADS-B射频组件关键技术研究本振单元设计锁相环芯片频率合成技术目前有三种主要方法:一是,由混频器、分频器、倍频器、滤波器分离元器件构成。二是,直接数字频率合成器(DDS),即通过查表的方式将对应点数通过AD转换输出。三是,锁相环路(PLL)方法产生。三种方法中锁相环路的方法在信号输出稳定度和噪声系数上有较大优势,所以采用锁相环路的方法实现本振的输出。一个典型的PLL系统,由鉴相器(PD),压控振荡器(VCO),低通滤波器(LPF)三个基本电路构成。PLL电路在一个反馈电路的作用下,压控振荡器跟踪一个相位稳定的基准参考信号源,直到两个信号的相位信息一致,压控振荡器输出一个稳定的频率。ADS-B射频模块主要将接收到的1090MHz的射频信号进行下变频,输出110MHz的中频信号,本振单元则输出1200MHz的本振信号与输入信号进行混频。随着集成电路技术的快速发展,锁相环单元可以将分频器、相位检测器、电荷泵、压控振荡器集成在一个芯片上,不仅减小了射频组件的体积,在可测试性设计上也有较大的改进。在这里我们采用ADI公司的一款成熟锁相环芯片ADF4350频率合成器主要用于提供本地振荡信号和用于无线信道下变频使用。包含一个低相位噪声的相位检测PFD),一个高精度的电荷泵(CP),可编程的输入参考分频器,可编程的A/B计数器,以及一双模前置分频器用来实现整数和小数分频。通过外置低通滤波器使电荷泵电流转化为压控电压用来控制内部一个低相位噪声的VCO,在环路锁定的前提下输出稳定的电压信号。配置芯片采用一款8位的C8051单片机,8个I/O端口和内部可编程高精度振荡器,I/O端口模拟ADF4351配置端口的时序对PLL芯片进行配置。CLK为配置时钟,DATA为输入数据,LE为使能管脚。本振需要输出的频点,参考输入时钟为10MHz,D=2,R=1,FRAC=0,可以得出INT=40,所以DATA数据线需要输入的二进制代码为101000。检波器单元设计普通的线性检波器的动态范围达到60dB已经比较困难,ADS-B接收机的动态范围在70dB左右,而对数检波的动态范围已经达到90dB,满足设计要求。

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咩~咩~羊

二次定位应答器主机的能力是以下几点。一、二次雷达及机载应答机二次雷达应答机最初是从第二次世界大战中开发的雷达敌我识别系统中演化而来的。一次雷达用于捕捉其覆盖范围内所有反射信号的目标,不能分辨我方的飞机还是敌方的飞机,而二次雷达通过给飞机加装一个自动应答的装置(应答机),并为其分配一个身份代码,采用问答的方式识别我方飞机。地面二次雷达称为询问器,其询问电波采用1030MHZ无线电波、飞机上的机载设备称为应答机,其发射给地面雷达的电波是1090MHZ。二次雷达工作模式地面二次雷达二次雷达应答机民用航空器上使用的应答机分为A、C、S三种模式。A模式仅提供航空器身份信息,发送的信息由一组四位数字代码,从0000到7777总共4096个组成,所以其容量远不能满足为每一架运行的飞行器提供身份认证,现在多用于飞行过程中突发情况的特殊代码发送。比如:发送“7700”表示飞机遇到紧急状况,如机械故障、机上人员突发疾病等。1月20日,川航A330/B6535号飞机执行3U8884北京至成都航班,于飞行途中出现单发失效故障,曾于14:39挂出“7700”紧急代码发送“7600”表示通讯故障,通讯失效或者无线电失联;“7500”代表非法干扰,也就是飞机遭遇劫机,或面临劫机危险的紧急情况。C模式在A模式的基础上添加了气压高度信息,而S模式则更为全面,包含了空速、地速、航向等飞行参数,除了信息更丰富之外,S模式最大的好处就是应答机代码可以做到“一机一码”,它的地址编码是用24位二进制数字,可以为16,777,216架飞机分配唯一的编码。二、ADS-BADS-B全称是:Automatic Dependent Surveillance - Broadcast,中文是:广播式自动相关监视,即无需人工操作或者像二次雷达一样去询问,飞机会自动地将自己的位置、高度、速度、航向、识别号等信息向其他飞机或地面站广播,以供管制员及飞行员对飞机状态进行监控。下图是ADS-B运行原理图。ADS-B系统是一个集通信与监视于一体的信息系统,由信息源、信息传输通道和信息处理与显示三部分组成。上面我们已经讲了,ADS-B的主要信息有飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息,而这些信息全部来源于机载设备,如飞机的位置信息从机上GPS设备获得、飞机的高度从机上气压高度表获得;信息传输通道目前运用得较多的有:VDL Mode4(甚高频数据链模式4)、UAT(万能电台数据链)、1090ES(1090MHz S模式扩展电文数据链)。三、机载二次雷达应答机与ADS-B发射设备的区别二次雷达应答机与ADS-B发射设备区别主要从工作机制、通讯方式、定位方式等几方面区分:其工作方式不同:二次雷达与机载应答机是雷达电磁波询问回答模式,发出才回复,不问就不答;ADS-B发射机则采用固定频率广播模式,只要地面接收机能接收到广播信号,就可以传递信息;通讯方式不同:机载应答机的回复频率是1090MHz;ADS-B发射机则可根据发射与接收选择不同的数据链,现在国内用的大部分是1090MHz,与应答机相同;定位方式有区别:二次雷达对飞机定位是通过多部雷达对飞机的距离、方位的探测融合计算确定;ADS-B发射机则依靠卫星导航定位系统实时采集的定位信息给出位置。如果仅从使用功能上说,A/C模式应答机与ADS-B发射机结合,可以取代二次雷达应答机的作用。

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白白桃花

技术原理:在飞行中,航空管制员会通过无线电通知飞行员分配给他的应答机代号。如:“东航5101,应答机0363”,之后飞行员在飞机上手动输入应答机代号0363,之后航空管制员的雷达屏幕上就会正确显示该飞机的身份信息。应答机,是一部能在收到无线电询问信号时,自动对信号做出回应的电子设备。在航空应用中,应答机主要作为辅助航空交通管制和机上的空中防撞系统(TCAS)使用。

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