一种用于北斗导航的探空系统处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开用于北斗导航的探空系统处理装置，包括依次连接的以下模块：七阵元阵列天线、模拟下变频处理板和自适应数字波束形成处理板；其中，所述七阵元阵列天线将接收到的探空仪射频信号发送至所述模拟下变频处理板，所述模拟下变频处理板对所述探空仪射频信号处理转化为模拟中频信号并发送至所述自适应数字波束形成处理板，所述自适应数字波束形成处理板对所述模拟中频信号进行干扰抑制，并输出以用于探空仪信号解析。该用于北斗导航的探空系统处理装置克服了现有技术中的只能同时处理一个仪，且不能实现抗干扰的功能，保证波束宽度满足侧向精度为3度要求。

A sounding system processing device for Beidou navigation

The invention discloses a processing device for sounding system Beidou navigation, including the following modules are connected in turn: seven element antenna array, analog frequency conversion board and adaptive digital beamforming processing board; among them, the seven element array antenna to transmit the RF signal sending radiosonde received to the analog frequency conversion board and the analog frequency conversion board to the radiosonde RF signals into the analog intermediate frequency signal and transmitted to the adaptive digital beamforming processing in the adaptive digital beamforming processing board the analog IF signal interference suppression, and output for radiosonde signal analysis. The sounding system, which is used in Beidou navigation system, overcomes the requirement that only one instrument can be processed at the same time in the existing technology, and the anti-interference function can not be realized, so as to ensure that the beam width meets the requirement of lateral accuracy of 3 degrees.

【技术实现步骤摘要】
一种用于北斗导航的探空系统处理装置
本专利技术涉及雷达探测
，具体地，涉及用于北斗导航的探空系统处理装置。
技术介绍
气象雷达探空系统用于探测球载探空仪，接收探空仪信号，并对探空仪进行测向和跟踪，随着对气象预测的实时性和准确性需求逐渐加大，需要在不同时段进行多个探空仪施放，同时由于探空的电磁环境的也越来复杂，给地面对探空仪的探测性能带来了极大挑战。现阶段，北斗导航需要用到雷达来发送信号，需要对信号进行传输处理。然而现阶段的波束切换技术是利用波束切换方式的天线，一般由7个波束天线构成，水平6个波束天线角度60°，天顶一个波束，所以通常不大。一般在工作时，对于一个仪，众多天线中，只有一个波束天线是出于工作状态的。当用户更换，或用户位置转移时，天线系统会根据情况更换波束天线指向，即停掉之前的波束天线，然后让另一个角度正确的波束天线继续工作。但该技术仍然只能同时处理一个仪，且不能实现抗干扰功能，不利于普及应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于北斗导航的探空系统处理装置，该用于北斗导航的探空系统处理装置克服了现有技术中的只能同时处理一个仪，且不能实现抗干扰的功能，保证波束宽度满足侧向精度为3度要求。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于北斗导航的探空系统处理装置，该探空系统处理装置包括依次连接的以下模块：七阵元阵列天线、模拟下变频处理板和自适应数字波束形成处理板；其中，所述七阵元阵列天线将接收到的探空仪射频信号发送至所述模拟下变频处理板，所述模拟下变频处理板对所述探空仪射频信号处理转化为模拟中频信号并发送至所述自适应数字波束形成处理板，所述自适应数字波束形成处理板对所述模拟中频信号进行干扰抑制，并输出以用于探空仪信号解析。优选地，所述七阵元阵列天线包括：七个圆极化天线，所述七个圆极化天线组成均匀面阵。优选地，所述七个圆极化天线中相邻两个圆极化天线的间距为半波长。优选地，六个圆极化天线均匀分布于以所述半波长为半径的圆上；剩余的一个圆极化天线布置于圆心所在位置。优选地，所述模拟下变频处理板包括依次连接的以下部件：低噪声放大器、模拟滤波器和模拟下变频器；其中，所述低噪声放大器接收所述探空仪射频信号，并将所述探空仪射频信号放大得到信号A，所述模拟滤波器过滤放大后的所述探空仪射频信号得到信号B；所述模拟下变频器将信号B转化为模拟中频信号。优选地，所述自适应数字波束形成处理板包括依次连接的以下部件：AD采样模块、通道校正模块、信号方位解算模块、干扰抑制模块和数模转换模块；其中，所述AD采样模块将模拟中频信号采样转换为数字中频信号；所述通道校正模块对数字中频信号进行信号校正；所述信号方位解算模块利用MUSIC算法对多个探空仪进行测向和跟踪；所述干扰抑制模块对无用干扰信号利用时联合处理的正交投影类算法进行自适应抑制得到信号C，并形成多波束方向图探测多个仪；所述数模转换模块将信号C转换成模拟中频信号并将所述模拟中频信号输出用于探空仪信号解析。优选地，在所述低噪声放大器之前设置有高性能窄带带通滤波器。优选地，所述AD采样模块采用高速双通道模数变换器。通过上述的实施方式，克服了现有技术中的只能同时处理一个仪，且不能实现抗干扰的功能，采用七阵元天线阵列设计，保证波束宽度满足侧向精度为3度要求，利于对探空仪信号最大匹配接收，利于普及及应用。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的系统结构示意图；图2说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的七阵元天线阵列利用HFSS仿真软件构造的3D模型图；图3说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的七阵元天线阵列电压驻波比(VSWR)图；图4说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的天线单元中心频点的增益方向图；图5说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的模拟下变频处理板射频组件单路通道原理框图；图6说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的中频滤波器性能仿真图；图7说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的自适应数字波束处理板设计框架图；图8说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的通道校正前数据信息图；图9说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的通道校正后数据信息图；图10说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的存在2个探空仪信号，3个非相干干扰信号处理效果图；图11说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的存在2个探空仪信号，4个非相干干扰信号处理效果图；图12说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的存在3个探空仪信号，5个非相干干扰信号处理效果图；以及图13说明本专利技术的一种用于北斗导航的探空系统处理装置的存在3个探空仪信号，6个非相干干扰信号处理效果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种用于北斗导航的探空系统处理装置，该探空系统处理装置包括依次连接的以下模块：七阵元阵列天线、模拟下变频处理板和自适应数字波束形成处理板；其中，所述七阵元阵列天线将接收到的探空仪射频信号发送至所述模拟下变频处理板，所述模拟下变频处理板对所述探空仪射频信号处理转化为模拟中频信号并发送至所述自适应数字波束形成处理板，所述自适应数字波束形成处理板对所述模拟中频信号进行干扰抑制，并输出以用于探空仪信号解析。通过上述的实施方式，克服了现有技术中的只能同时处理一个仪，且不能实现抗干扰的功能，采用七阵元天线阵列设计，保证波束宽度满足侧向精度为3度要求，利于对探空仪信号最大匹配接收，利于普及及应用。在本专利技术的一种具体实施方式中，所述七阵元阵列天线可以包括：七个圆极化天线，所述七个圆极化天线组成均匀面阵。在该种实施方式中，所述七个圆极化天线中相邻两个圆极化天线的间距为半波长。七阵元天线阵列设计包括七个圆极化天线，布阵方式是均匀面阵，七个独立阵元相互间距为半波长。六个阵元均匀分布在以半波长为半径的圆上，第七个阵元布置于圆心。在该种实施方式中，六个圆极化天线均匀分布于以所述半波长为半径的圆上；剩余的一个圆极化天线布置于圆心所在位置。在该种实施方式中，所述模拟下变频处理板包括依次连接的以下部件：低噪声放大器、模拟滤波器和模拟下变频器；其中，所述低噪声放大器接收所述探空仪射频信号，并将所述探空仪射频信号放大得到信号A，所述模拟滤波器过滤放大后的所述探空仪射频信号得到信号B；所述模拟下变频器将信号B转化为模拟中频信号。为了更好地抑制带外干扰信号，提高灵敏度，在系统的前端加一个高性能窄带带通滤波器，以提高系统的抗干扰能力，但是滤波器的引入，会使系统前端噪声系数增加。所以，系统前端滤波器应选择带内插入损耗尽可能小的滤波器，而且为了减小系统的体积及便于集成，选用的是声表面波滤波器，其带内插损≤3dB。对于电路后级滤波器，采用LC滤波器，其特点为有很高的矩形系数，对带外信号有很好的抑制，带外抑制≥45dB。为了将输入的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于北斗导航的探空系统处理装置，其特征在于，该探空系统处理装置包括依次连接的以下模块：七阵元阵列天线、模拟下变频处理板和自适应数字波束形成处理板；其中，所述七阵元阵列天线将接收到的探空仪射频信号发送至所述模拟下变频处理板，所述模拟下变频处理板对所述探空仪射频信号处理转化为模拟中频信号并发送至所述自适应数字波束形成处理板，所述自适应数字波束形成处理板对所述模拟中频信号进行干扰抑制，并输出以用于探空仪信号解析。

【技术特征摘要】
1.一种用于北斗导航的探空系统处理装置，其特征在于，该探空系统处理装置包括依次连接的以下模块：七阵元阵列天线、模拟下变频处理板和自适应数字波束形成处理板；其中，所述七阵元阵列天线将接收到的探空仪射频信号发送至所述模拟下变频处理板，所述模拟下变频处理板对所述探空仪射频信号处理转化为模拟中频信号并发送至所述自适应数字波束形成处理板，所述自适应数字波束形成处理板对所述模拟中频信号进行干扰抑制，并输出以用于探空仪信号解析。2.根据权利要求1所述的用于北斗导航的探空系统处理装置，其特征在于，所述七阵元阵列天线包括：七个圆极化天线，所述七个圆极化天线组成均匀面阵。3.根据权利要求2所述的用于北斗导航的探空系统处理装置，其特征在于，所述七个圆极化天线中相邻两个圆极化天线的间距为半波长。4.根据权利要求3所述的用于北斗导航的探空系统处理装置，其特征在于，六个圆极化天线均匀分布于以所述半波长为半径的圆上；剩余的一个圆极化天线布置于圆心所在位置。5.根据权利要求3所述的用于北斗导航的探空系统处理装置，其特征在于，所述模拟下变频处理板包括依次连接的以下部件：低噪声放大器、模拟滤波器和模拟下变...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋琪，舒航，王威，邓禹，张家巍，宋旋，徐盼盼，
申请(专利权)人：芜湖航飞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34