低频/中频（LF/MF）多模式天线/接收器制造技术

低频/中频(LF/MF)多模式天线/接收器。提供了天线接收器系统。天线接收器系统包括E场天线、第一H场天线、第二H场天线；三个天线射频路径，以将来自三个天线的三个相应的输出放大、滤波并转换至相应的第一、第二和第三信号。天线路径中的滤波器同时接收下面中的至少两个：来自eLORAN地面站的eLORAN无线电导航信号；来自闪电的EM脉冲；以及下面中的一个：来自NDB无线电导航地面站的CW非调制信号‑开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的AM CW信号。处理器处理第一、第二和第三信号并且输出指示下面中的两个或更多的信息：从eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置；闪电方位和闪电范围；以及交通工具的方位。

【技术实现步骤摘要】
低频/中频(LF/MF)多模式天线/接收器
技术介绍
全球定位系统(GPS)干扰和GPS停机(outage)的实例已经增加，所以在导航系统中具有位置和时间的替代(备用)的源变得更加重要。已经提议将增强的长距离(eLORAN)作为空运和海运应用的精确导航与时间(aPNT)的替代的源。eLORAN无线电导航信号是高功率、低频的，并且在以100.000kHz操作的系统中使用。将eLORAN能力添加至现有交通工具(例如飞行器或船只)可能是昂贵的，因为eLORAN需要新的天线和新的导航接收器硬件。当天线被添加至交通工具时，交通工具结构被修改，这是昂贵的。另外的天线将气动阻力(aerodynamicdrag)添加到交通工具。
技术实现思路
本申请涉及一种天线接收器系统，包括：具有全方位模式的交通工具上的E场天线；具有关于在前向方向上的交通工具取向的余弦方位模式的交通工具上的第一H场天线；具有关于在前向方向上的交通工具取向的正弦方位模式的交通工具上的第二H场天线；第一天线射频路径，以将来自第一H场天线的第一输出放大、滤波并转换至第一信号；第二天线射频路径，以将来自第二H场天线的第二输出放大、滤波并转换至第二信号；第三天线射频路径，以将来自E场天线的第三输出放大、滤波并转换至第三信号。第一、第二和第三天线射频路径中的滤波器足够宽，以同时接收下面中的至少两个：从eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号；来自交通工具的范围(range)内的闪电(lightning)的电磁(EM)脉冲；以及下面中的一个：从无方向信标(NDB)无线电导航地面站接收的连续波(CW)非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的振幅调制(AM)CW信号。天线接收器系统还包括：至少一个处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号，并且输出指示下面中的两个或更多的信息：由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置；当在交通工具的范围内发生闪电时的根据交通工具的闪电方位(ligntningbearing)和闪电范围(ligntningrange)；以及根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位。附图说明应理解的是，附图仅描绘示例性实施例并且因此不被视为在范围方面的限制，将通过附图的使用以另外的特性和细节来描述示例性实施例，其中：图1示出了根据本申请的关于地面站的交通工具上的天线接收器系统的实施例；图2示出了根据本申请的关于地面站的交通工具上的天线接收器系统的实施例；图3示出了根据本申请的交通工具上的天线接收器系统的实施例；图4示出了根据本申请的包含E场天线、第一H场天线和第二H场天线的封装的实施例的斜视图；图5示出了图4的封装的实施例的侧视图；图6示出了根据本申请的具有三个射频路径和数字处理器的天线接收器的实施例；图7示出了根据本申请的具有三个射频路径和模拟处理器的天线接收器的实施例；图8示出了根据本申请的实现天线接收器系统的方法的实施例；以及根据一般惯例，各种描述的特征未按比例绘制，而是被绘制来强调与示例性实施例有关的特定特征。具体实施方式在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中作为例证来示出具体的说明性实施例。然而，应理解的是，可利用其它实施例并且可进行逻辑、机械和电气改变。此外，绘图和说明书中提出的方法并不被解释为限定其中各个步骤可以被执行的次序。因此，下面的详细描述并不以限制性意义来进行。此本申请描述了天线接收器系统，其中eLORAN无线电导航信号接收有利地与已经在交通工具上的被配置成接收其它类型的信号的其它天线(例如，自动定向仪(ADF)天线和闪电检测天线)集成。这样，不存在对改变交通工具的结构以增加eLORAN无线电导航信号接收的需要。本文描述的天线接收器系统以节省成本的方式接收下面中的两个或更多：eLORAN无线电导航信号、用于闪电检测的电磁脉冲(EM)脉冲、以及下面中的一个：从NDB无线电导航地面站接收的CW非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的AMCW信号。用于自动定向仪(ADF)的现有的天线具有垂直极化电场天线和垂直极化正交磁场天线两者。ADF天线和放大器是固有宽带的，然而进行一些调谐以在本文描述的技术的eLORAN中使用的100.000kHz处获得最佳性能可能是必要的。ADF天线是覆盖无方向信标(NDB)的200-415kHz或AM无线电的550-1600kHz的范围的E和H天线。当前可用的闪电天线(lightningantenna)是宽带的、有源的E和H天线。当前可用的eLORAN天线是具有100.00kHz中心频率和20kHz带宽的E或H天线。在过去的LORAN中，地面站已主要为沿海区域附近的船只或者为在大的湖上的导航提供导航信号。本文描述的技术允许使用eLORAN信号作为GPS的备用(back-up)，同时实现已经在交通工具上的ADF天线和/或闪电天线。GPS信号的损耗可对国家具有严重的金融影响，所以LORAN信号已被增强，从而除了纬度和经度之外增加时间的广播(UTC)，使得eLORAN可以被用作GPS的备用，不仅用于导航，而且作为时间源。本文描述的技术将用于闪电检测和ADF的较老技术的硬件、软件和固件与更新的技术eLORAN集成。天线组件包括第一H场天线、第二H场天线和E场天线，其被输入到通过对全部信号的整个波段进行采样和处理来允许接收全部的所需信号(例如，eLORAN无线电导航信号、EM脉冲、以及下面中的一个或多个：从NDB无线电导航地面站接收的CW非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的AMCW信号)的相同的接收器。在本实施例的一个实施方式中，三个天线和接收器被收容(house)在一起。在此类型的实施方式中，接收器被构建到天线组件中，因此仅存在一个线可更换单元(LRU)。在这个实施例的另一实施方式中，天线和接收器在更传统的系统中是分开的。本文描述的技术的全部实施例有利地降低了交通工具主体上的天线数目并且降低了交通工具中的LRU的数目。特别地，不存在将单独的ADF天线、eLORAN天线和闪电检测天线附着到交通工具的需要。这降低了由于交通工具上多个天线引起的阻力(drag)。图1示出了根据本申请的关于地面站51(1-4)、52(1-3)和53-1的交通工具60上的天线接收器系统20的实施例。在这个示例性实施例中，交通工具60是接近地面50上的着陆跑道40的飞行器60。图1以数字标签55示出了与向量V有关的交通工具60。向量V在本文也被称为“前向方向55上的交通工具取向”并且平行于交通工具60的长度。因为交通工具60可能经历一些侧向移动，所以交通工具60的行进的方向并不一定始终与交通工具在前向方向55上的取向相同(例如，攻角、侧滑角和风向修正角)。地面站51(1-4)、52(1-3)和53-1包括eLORAN地面站52(1-3)、无方向信标(NDB)无线电地面站51(1-4)和AM地面站53-1。天线接收器系统20包括天线接收器30、具有全方位模式的E场天线120、具有关于前向方向55上的交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线接收器系统(20)，包括：交通工具(60)上的E场天线(120)，具有全方位模式；交通工具(60)上的第一H场天线(111)，具有关于在前向方向上的交通工具(60)取向的余弦方位模式；交通工具(60)上的第二H场天线(112)，具有关于在前向方向上的交通工具(60)取向的正弦方位模式；第一天线射频路径(301、306)，以将来自第一H场天线(111)的第一输出放大、滤波并转换至第一信号(371)；第二天线射频路径(302、307)，以将来自第二H场天线(112)的第二输出放大、滤波并转换至第二信号(372)；第三天线射频路径(303、307)，以将来自E场天线(120)的第三输出放大、滤波并转换至第三信号(373)，其中第一、第二和第三天线射频路径(301、302、303)中的滤波器(341‑1、341‑2、310‑3)是足够宽的，以同时接收以下各项中的至少两个：从eLORAN地面站(52‑1、52‑2、52‑3)接收的eLORAN无线电导航信号(152)；来自交通工具(60)的范围内的闪电(15)的电磁(EM)脉冲(16)；以及以下中的一个：从无方向信标(NDB)无线电导航地面站(51‑1、51‑2、51‑3和51‑4)接收的连续波(CW)非调制信号(151)；从NDB无线电导航地面站(51‑1、51‑2、51‑3和51‑4)接收的开/关调制信号(151)；或者从AM无线电广播站(53‑1)接收的振幅调制(AM)CW信号(151)；以及至少一个处理器(340)，被配置成处理第一、第二和第三信号(371、372、373)，并且输出指示以下各项中的两个或更多的信息：由从三个或更多eLORAN地面站(52‑1、52‑2、52‑3)接收的eLORAN无线电导航信号(152)导出的交通工具(60)的地理纬度和经度位置；当在交通工具(60)的范围内发生闪电(15)时的根据交通工具(60)的闪电方位和闪电范围；以及根据NDB无线电导航地面站(51‑1、51‑2、51‑3和51‑4)或AM无线电广播站(53‑1)中的一个的交通工具(60)的方位。...

【技术特征摘要】
2015.12.02 US 14/9573901.一种天线接收器系统(20)，包括：交通工具(60)上的E场天线(120)，具有全方位模式；交通工具(60)上的第一H场天线(111)，具有关于在前向方向上的交通工具(60)取向的余弦方位模式；交通工具(60)上的第二H场天线(112)，具有关于在前向方向上的交通工具(60)取向的正弦方位模式；第一天线射频路径(301、306)，以将来自第一H场天线(111)的第一输出放大、滤波并转换至第一信号(371)；第二天线射频路径(302、307)，以将来自第二H场天线(112)的第二输出放大、滤波并转换至第二信号(372)；第三天线射频路径(303、307)，以将来自E场天线(120)的第三输出放大、滤波并转换至第三信号(373)，其中第一、第二和第三天线射频路径(301、302、303)中的滤波器(341-1、341-2、310-3)是足够宽的，以同时接收以下各项中的至少两个：从eLORAN地面站(52-1、52-2、52-3)接收的eLORAN无线电导航信号(152)；来自交通工具(60)的范围内的闪电(15)的电磁(EM)脉冲(16)；以及以下中的一个：从无方向信标(NDB)无线电导航地面站(51-1、51-2、51-3和51-4)接收的连续波(CW)非调制信号(151)；从NDB无线电导航地面站(51-1、51-2、51-3和51-4)接收的开/关调制信号(151)；或者从AM无线电广播站(53-1)接收的振幅调制(AM)CW信号(151)；以及至少一个处理器(340)，被配置成处理第一、第二和第三信号(371、372、373)，并且输出指示以下各项中的两个或更多的信息：由从三个或更多eLORAN地面站(52-1、52-2、52-3)接收的eLORAN无线电导航信号(152)导出的交通工具(60)的地理纬度和经度位置；当在交通工具(60)的范围内发生闪电(15)时的根据交通工具(60)的闪电方位和闪电范围；以及根据NDB无线电导航地面站(51-1、51-2、51-3和51-4)或AM无线电广播站(53-1)中的一个的交通工具(60)的方位。2.如权利要求1所述的天线接收器系统(20)，其中NDB无线电导航地面站(51-1、51-2、51-3或51-4)包括第一地面导航辅助发射器(251)，其中AM广播站(51-3)包括AM发射器(253)，并且其中三个或更多eLORAN地面站(52-1、52-2、52-3)包括三个或更多相应的第二地面导航辅助发射器(252)，其发射eLORAN无线电导航信号(152)。3.如权利要求1所述的天线接收器系统(20)，其中至少一个处理器(340)是数字处理器(345)。4.如权利要求1所述的天线接收器系统(20)，其中第一、第二和第三天线射频路径(301、302、303)中的滤波器(341-1、341-2、310-3)是足够宽的，以同时接收eLORAN无线电导航信号(152)、来自发生在交通工具(60)的范围内的闪电(15)的EM脉冲(16)、以及下面中的一个：从NDB无线电导航地面站(51-1、51-2、51-3和51-4)接收的CW非调制信号(151)；从NDB无线电导航地面站(51-1、51-2、51-3或51-4)接收的开/关调制信号(151)；或者从AM无线电广播站(53-1)接收的AMCW信号(151)，其中至少一个处理器(340)被配置成处理第一、第二和第三信号(371、372、373)，并且输出指示以下的信息：根据NDB无线电导航地面站(51-1、51-2、51-3和51-4)或AM无线电广播站(53-1)中的一个的交通工具(60)的方位；由从三个或更多eLORAN地面站(52-1、52-2、52-3)接收的eLORAN无线电导航信号(152)导出的交通工具(60)的地理纬度和经度位置；以及当在交通工具(60)的范围内发生闪电(15)时的根据交通工具(60)的闪电方位和闪电范围。5.如权利要求4所述的天线接收器系统(20)，其中至少一个处理器(340)包括：第一模拟处理器(341)，被配置成处理第一、第二和第三信号(371、372、373)并且输出指示根据NDB无线电导航地面站(51-1、51-2、51-3和51-4)或AM无线电广播站(53-1)中的一个的交通工具(60)的方位的信息；第二模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号(371、372、373)并且输出指示由从三个或更多eLORAN地面站(52-1、52-2、52-3)接收的eL...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·亚库比辛，R·S·多伊尔，A·马拉加，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US