无人直升机机载空中频谱监测系统技术方案

本发明专利技术是无人直升机机载空中频谱监测系统，其特征是包括机载测向天线阵列和手提式机箱，以及机载电源模块；其中手提式机箱内置高、低端电旋开关单元、ＲＦ放大器模块、板卡式测向接收机、测向控制处理模块、嵌入式计算机系统；本发明专利技术的优点：采用了先进的嵌入式综合一体化设计、中频信号ＤＳＰ技术和模块化组合，配置简洁实用；配备轻型小尺寸的测向天线和板卡式接收机，结构紧凑轻便；系统可在机载多自由度快速运动或空中滞留非稳定状态下实现高精度高灵敏度侦查、快速发现、识别分析、远程遥控、自动任务测向、设备运行状态查询、无线数据传输等功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是无人直升机机载空中频谱监测系统，属于通信技术中 的阵列信号数字处理测向

技术介绍
由于地面电磁环境复杂，超短波(VHF/UHF)无线电信号的传输受地形、 地物、高压线和工业交通等的影响，导致传播路径多变、极化不纯和相位 起伏。而空中电波的传输环境较为干净，空中监测要比地面监测的效果好 得多。因此，我们提出了 "立体监测"的新概念，即在地面陆基固定监测 或移动监测的基础上，增加机载空中监测技术手段，可通过在某种飞行器 (如无人直升机)上安装监测设备来实现空中高精度的监测和测向定位， 以弥补地面监测的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出无人直升机机载空中频谱监测系统。在无人直 升机上安装轻型小尺寸测向天线、板卡式接收机，采用DSP技术、嵌入式 计算机芯片和应用软件，通过远程遥控和无线数据传输方式，来实现对某 些重要的或特殊的地域、场所、目标和不同的频域、时域、调制域进行空 中高精度的监测和测向定位。本专利技术的技术解决方案其结构包括机载测向天线阵列和手提式机箱， 以及机载电源模块；其中手提式机箱内置高、低端电旋开关单元、RF放大 器模块、板卡式测向接收机、测向控制处理模块、嵌入式计算机系统；所 述的机载测向天线阵列的信号输出端与手提式机箱内置的高、低端电旋开 关单元的第一信号输入端相接，高、低端电旋开关单元的信号输出端与RF放大器模块的信号输入端相接，RF放大器模块的信号输出端与板卡式测向接收机的信号输入端相接，RF放大器模块的信号输出/输入端与测向控制处 理模块的第一输入/输出端对应相接；板卡式测向接收机的信号输入/输出 端与嵌入式计算机系统的第一输出/输入端对应相接；测向控制处理模块的 第二信号输入/输出端与嵌入式计算机系统的第二信号输出/输入端对应相 接；机载电源模块提供工作电源。本专利技术的优点采用了先进的嵌入式综合一体化设计、中频信号DSP 技术和模块化组合，配置简洁实用；配备轻型小尺寸的测向天线和板卡式 接收机，结构紧凑轻便；系统可在飞行器多自由度快速运行或空中滞留非 稳定状态下，通过特定的修正补偿算法软件实现高精度高灵敏度侦查、快 速发现、识别分析、远程遥控、自动任务测向、设备运行状态査询、无线 数据传输等功能。 附图说明附图1是无人直升机机载空中频谱监测系统电原理框图。附图2是高、低端电旋开关电原理框图。附图3是三功能RF放大器电原理框图。附图4是功率分配器以1: 2分配器为例的结构框图。附图5是机载测向天线阵列示意图。图中的l是机载测向天线阵列、2是内置高、低端电旋开关单元、3是 RF放大器模块、4是板卡式测向接收机、5是测向控制处理模块、6是嵌入 式计算机系统、7是机载电源模块、8是手提式机箱、9是五单元垂直极化 无源测向天线阵(1000 MHz—3000MHz); 10是五单元垂直极化有源测向 天线阵(30 MHz—lOOOMHz)。 具体实施例方式对照附图1，其结构包括机载测向天线阵列1和手提式机箱8,以及机 载电源模块7;其中手提式机箱8内置高、低端电旋开关单元2、 RF放大器模块3、板卡式测向接收机4、测向控制处理模缺5、嵌入式《十算机系统6;所述的载测向天线阵列1的信号输出端与手提式机箱内置的高、低端电旋开关单元2的第一信号输入端相接，高、低端电旋开关单元2的信号输出 端与RF放大器模块3的信号输入端相接，RF放大器模块3的信号输出端与 板卡式测向接收机4的信号输入端相接，RF放大器模块3的信号输出/输入 端与测向控制处理模块5的第一输入/输出端对应相接；板卡式测向接收机 4的信号输入/输出端与嵌入式计算机系统6的第一输出/输入端对应相接; 测向控制处理模块5的第二信号输入/输出端与嵌入式计算机系统6的第二 信号输出/输入端对应相接；机载电源模块7提供工作电源。所述的机载测向天线阵列1，可拆装，可倒着吊挂在飞行器的底部。分高低两个频段，各由五单元垂直偶极子组成同心圆阵。低端天线阵的工作频段为30MHz 1000MHz，由五单元有源垂直偶极子天线(直径16mm)组成，阵列直径约760mm (含全封闭圆形天线罩)，单元偶极子长度约280mm;高端天线阵的工作频段为1000MHz 3000MHz，由五单元无源垂直偶极子天线(直径17mm)组成，阵列直径有所縮小，单元偶极子长度约130mm。天线总高度约400鹏(含天线罩)，总重约20Kg (含电旋开关等)，阻抗为50Q，接口为N型插座。所述的高、低端电旋开关单元2，根据频段分为低端电旋开关单元和高 端电旋开关单元。它受测向控制处理模块5的控制和供电。其中低端电旋 开关单元的工作频率为30MHz 1000MHz，内部包括SW-5/2-ML低端电旋开 关、SPL-1/2功率分配器和SPL-1/5功率分配器。它相当于一个高频电子开 关，它有5个信号输入端、2个信号输出端、l个控制/供电端口、 l个自校 信号输入端和1个自校信号输出端，它受控同时打通某两路信号通道(分 为主路、辅路)和自校信号通道。SPL-1/2功率分配器是把自校信号分成两路，其中一路经SPL-l/5功率分配器又被分成5路，引入低端电旋开关， 用于对30MHz 1000MHz频段工作的系统进行自校；另一路自校信号被送到 高端电旋开关单元中，用于高频段系统的自校。高端电旋开关单元的工作 频率为1000MHz 3000MHz，内部包括SW-5/2-MH高端电旋开关和SPL-1/5 功率分配器。它也是一个高频电子开关，它有5个信号输入端、2个信号输 出端、1个控制/供电端口、 1个自校信号输入端，它受控同时打通某两路 信号通道(分为主路、辅路)和自校信号通道。从低端电旋开关单元分出 的一路自校信号经SPL-1/5功率分配器后被分成5路，用于对1000MHz 3000MHz频段工作的系统进行自校。其工作原理当控制电压V1、 V2加电， 二极管Dw导通时，来自机载测向天线阵列1的信号就可传到节点A，当控 制电压V2、 V3加电，二极管Dw导通时，自校信号就可传到节点A,当控 制电压V4、 V5加电，二极管D7-9导通时，节点A的信号就可从主路输出； 当控制电压V6、 V7加电，二极管D10-12导通时，节点A的信号就可从辅 助路输出(如图2所示)。RF放大器模块3,包括两个宽频带低噪声三功能放大器，工作频率为 30MHz 3000MHz，具有放大、直通、衰减三种功能，在使用中根据实际需 要由软件设定。分别对来自电旋开关单元2的主、辅路信号进行处理。它 们各有1个控制/供电端、1个输入端、1个输出端。放大器由第一高频继 电器、第二高频继电器、放大电路、衰减电路和电源组成，高频继电器(型 号RF303-12)、放大器中的放大管(型号ERA-51SM)。 +12V电源受软件控 制分别加到第一高频继电器和第二高频继电器上。当第一高频继电器加电， 而第二高频继电器不加电时，输入信号经放大电路后得到线性放大，再第二经高频继电器的直通部分输出。即为"放大"。当第一高f页继电器不加电， 而第二高频继电器加电时，输入信号经第一高频继电器的直通部分后到达 第二高频继电器的衰减电路，经衰减后输出。即为"衰减"。当第一高频继 电器和第二高频继电器都不加电时，输入信号经第本文档来自技高网...

【技术保护点】
无人直升机机载空中频谱监测系统，其特征是手提式机箱内置高、低端电旋开关单元、ＲＦ放大器模块、板卡式测向接收机、测向控制处理模块、嵌入式计算机系统；所述的载测向天线阵列的信号输出端与手提式机箱内置的高、低端电旋开关单元的第一信号输入端相接，高、低端电旋开关单元的信号输出端与ＲＦ放大器模块的信号输入端相接，ＲＦ放大器模块的信号输出端与板卡式测向接收机的信号输入端相接，ＲＦ放大器模块的信号输出／输入端与测向控制处理模块的第一输入／输出端对应相接；板卡式测向接收机的信号输入／输出端与嵌入式计算机系统的第一输出／输入端对应相接；测向控制处理模块的第二信号输入／输出端与嵌入式计算机系统的第二信号输出／输入端对应相接；机载电源模块提供工作电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞惟铨，
申请(专利权)人：俞惟铨，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]