阅读说明：本技术 一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置 (Doppler omnidirectional beacon device used in civil aviation equipment ) 是由 张锡忠 高津 赵晶晶 王新芳 张媛媛 王志军 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置,包括信号激励单元、调幅单元、边带振荡单元、边带信号功放电路和基准信号功放电路,信号激励单元的输入端与监控天线连接,信号激励单元的输出端与调幅模块的输入端连接,边带信号功放电路和基准信号功放电路并联设置,边带信号功放电路的输入端通过边带振荡单元与调幅单元的输出端连接,基准信号功放电路的输入端分别与调幅单元的输出端连接,边带信号功放电路的输出端与边带天线连接,基准信号功放电路的输出端与基准天线连接。本发明能够产生精确的边带信号、基准信号,提高民航设备的安全性。(The invention relates to a Doppler omnidirectional beacon device used in civil aviation equipment, which comprises a signal excitation unit, an amplitude modulation unit, a sideband oscillation unit, a sideband signal power amplification circuit and a reference signal power amplification circuit, wherein the input end of the signal excitation unit is connected with a monitoring antenna, the output end of the signal excitation unit is connected with the input end of an amplitude modulation module, the sideband signal power amplification circuit and the reference signal power amplification circuit are arranged in parallel, the input end of the sideband signal power amplification circuit is connected with the output end of the amplitude modulation unit through the sideband oscillation unit, the input end of the reference signal power amplification circuit is respectively connected with the output end of the amplitude modulation unit, the output end of the sideband signal power amplification circuit is connected with the sideband antenna, and the output end of the reference signal power amplification circuit is connected with. The invention can generate accurate sideband signals and reference signals and improve the safety of civil aviation equipment.)

一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置。

背景技术

全向信标装置作为国际民航组织推荐使用的无线电导航设备，目前，主要被应用到飞机的短距及中距引导工作当中。该无线电导航设备的平稳有序运行，能够为飞机中近程导航提供有效的安全保障，除此以外，它还能确保科研试飞的正常平稳进行。但是现有的全向信标装置所生成基准信号和边带信号的方式为通过基准发生器先生成基准信号，再根据基准信号生成边带信号，此种信号生成方式，若在生成基准信号时产生误差，则会导致后续产生的边带信号也存在误差，从而导致全向信标装置所产生的信号误差大、精确度低，不能保障民航设备的安全性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够产生精确的边带信号、基准信号，提高民航设备的安全性的用于民航设备中的多普勒全向信标装置。

本发明一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置，包括信号激励单元、调幅单元、边带振荡单元、边带信号功放电路和基准信号功放电路，所述信号激励单元的输入端与监控天线连接，所述信号激励单元的输出端与调幅模块的输入端连接，所述边带信号功放电路和基准信号功放电路并联设置，所述边带信号功放电路的输入端通过边带振荡单元与所述调幅单元的输出端连接，所述基准信号功放电路的输入端分别与所述调幅单元的输出端连接，所述边带信号功放电路的输出端与边带天线连接，所述基准信号功放电路的输出端与基准天线连接；

所述信号激励单元包括信号处理电路、数模转换电路、带通滤波电路、频综电路和时钟电路，所述信号处理电路的输入端与监控天线连接，所述信号处理电路的输出端、数模转换电路、带通滤波电路、频综电路依次连接，所述时钟电路分别与所述信号处理电路和数模转换电路的输出端连接；

所述调幅单元包括并联设置的第一调幅电路、第二调幅电路，所述第一调幅电路和第二调幅电路的输入端分别与所述频综电路的输出端连接，所述第一调幅电路的输出端分别与所述边带振荡单元连接，所述第二调幅电路的输出端与基准信号功放电路连接；

所述边带振荡单元包括并联设置的上边带振荡器、下边带振荡器，所述边带信号功放电路包括上边带信号功放电路、下边带信号功放电路，所述上边带信号功放电路与上边带振荡器连接，所述下边带信号功放电路与下边带振荡器连接。

优选的是，所述信号激励单元还包括电源转换电路，所述电源转换电路以对所述带通滤波电路供电，所述电源转换电路包括DC/DC变换电路、LDO滤波电路，所述DC/DC变换电路的输入端与外接电源连接，所述DC/DC变换电路的输出端与LDO滤波电路连接，所述LDO滤波电路进一步与带通滤波电路连接。

在上述任一方案优选的是，所述数模转换电路包括DAC0830LCM接口电路和第一运算放大器，所述DAC0830LCM接口电路的输入端与信号处理电路连接，所述DAC0830LCM接口电路的第一电流输出端与第一运算放大器的反相端连接，所述DAC0830LCM接口电路的第二电流输出端与第一运算放大器的非反相端连接，所述第一运算放大器的输出端与带通滤波电路的输入端连接。

在上述任一方案优选的是，所述带通滤波电路包括第二电阻、第三电阻、反馈电阻、第二运算放大器、第三电容和第四电容，所述第二电阻的一端、第二运算放大器的非反相端和第三电阻的一端分别与所述数模转换电路的输出端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的另一端、第三电容的一端、第四电容的一端连接，所述第三电容的另一端分别与所述第二运算放大器的反相端和反馈电阻的一端连接，所述第二运算放大器的输出端和反馈电阻的另一端分别与调幅电路连接。

在上述任一方案优选的是，所述第一调幅电路和第二调幅电路均包括第一电感，所述第一电感的一端与带通滤波电路的输出端和第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一电感的另一端与第二电容的一端、肖特基二极管的负极连接，所述第二电容的另一端接地，所述肖特基二极管的正极与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接地。

在上述任一方案优选的是，所述上边带信号功放电路、下边带信号功放电路和基准信号功放电路均包括第一发射管、第二发射管、第四电阻和第五电阻，所述第一发射管的基极与所述第二发射管的基极连接，所述第一发射管的集电极与发射极之间连接有所述第四电阻，所述第一发射管的集电极还与阻抗变换电路的第一输入端连接，所述第一发射管的发射极与所述第二发射管的集电极均接地；所述第二发射管的集电极与发射极之间连接有第五电阻。

在上述任一方案优选的是，所述信号处理电路采用型号为EPC1441的FPGA芯片。

在上述任一方案优选的是，所述频综电路包括DDS芯片，所述DDS芯片与所述FPGA芯片的输出端连接。

与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果为：

1、基准信号与边带信号并路生成，相互独立，以防止各路信号之间产生相对影响，降低信号误差，提高信号传输精确度，从而保证民航设备的平稳有序运行，保障安全性能。通过设有带通滤波电路，能够滤除传输信号中的杂波，通过设有调幅单元，实现对传输信号的调幅，优化信号，从而提高了边带信号和基准信号发射的效率和精度。

2、带通滤波电路通过采用双RC电路串联滤去信号的杂波，增强滤波效果。第二运算放大器通过并联有反馈电阻，能够避免固定增益带宽的限制，通过降低反馈电阻的阻值，能够实现在提高增益的同时保持回路高增益，减小输入偏置信号对输出的影响，以减小误差。

3、功放电路可以将所接收的5路信号进行放大，通过第一发射管、第二发射管进行两级放大，以满足后续天线配送单元发射的功率需求。另外，在第一发射管与第二发射管中有一只发射管发生故障时，另一个发射管仍然可以对信号进行放大，不影响后续阻抗变换电路对信号进行阻抗匹配变换，大大提高了整个电路的稳定性。此外，通过设有阻抗变换电路，对经过放大后的信号进行阻抗匹配，使得信号的阻抗与待发射天线的阻抗相匹配，信号的强度更大。

下面结合附图对本发明的一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置作进一步说明。

附图说明

图1为本发明一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置的结构框图；

图2为本发明一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置中数模转换电路的电路原理图；

图3为本发明一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置中带通滤波电路的电路原理图；

图4为本发明一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置中第一、第二调幅电路的电路原理图；

图5为本发明一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置中功放电路的电路原理图；

图6为本发明一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置中DDS芯片的电路原理图；

其中：1、信号处理电路；2、数模转换电路；3、带通滤波电路；4、频综电路；5、第一调幅电路；6、第二调幅电路；7、上边带振荡器；8、上边带信号功放电路；9、下边带振荡器；10、上边带信号功放电路；11、基准信号功放电路；12、时钟电路。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种用于民航设备中的多普勒全向信标装置，包括信号激励单元、调幅单元、边带振荡单元、边带信号功放电路和基准信号功放电路11，信号激励单元的输入端与监控天线连接，信号激励单元的输出端与调幅模块的输入端连接，边带信号功放电路和基准信号功放电路11并联设置，边带信号功放电路的输入端通过边带振荡单元与调幅单元的输出端连接，基准信号功放电路11的输入端分别与调幅单元的输出端连接，边带信号功放电路的输出端与边带天线连接，基准信号功放电路11的输出端与基准天线连接。

本实施例中，信号激励单元接收监控天线的信号，对天线信号进行转换处理，生成1路基准信号和4路边带信号。调幅单元将所接收的原始5路信号进行振幅调节，以调节成所需振幅的5路信号。调幅完成的4路边带信号经边带振荡单元调制处理后，生成相应的调制信号，通过边带信号功放电路放大，调幅完成的1路基准信号经基准信号功放电路11放大，4路边带信号和1路基准信号放大至所发射的功率，4路边带信号经边带天线发射馈电，1路基准信号经基准天线发射馈电。

具体的，信号激励单元包括信号处理电路1、数模转换电路2、带通滤波电路3、频综电路4和时钟电路12，信号处理电路1的输入端与监控天线连接，信号处理电路1的输出端、数模转换电路2、带通滤波电路3、频综电路4依次连接，时钟电路12分别与信号处理电路1和数模转换电路2的输出端连接。调幅单元包括并联设置的第一调幅电路5、第二调幅电路6，第一调幅电路5和第二调幅电路6的输入端分别与频综电路4的输出端连接，第一调幅电路5的输出端分别与边带振荡单元连接，第二调幅电路6的输出端与基准信号功放电路11连接。边带振荡单元包括并联设置的上边带振荡器7、下边带振荡器9，边带信号功放电路包括上边带信号功放电路108、下边带信号功放电路，上边带信号功放电路108与上边带振荡器7连接，下边带信号功放电路与下边带振荡器9连接。

信号处理电路1接收监控天线的信号，对天线信号进行转换处理，生成数字信号，数模转换电路2将所接收的数字信号转换为模拟信号，并经带通滤波电路3将模拟信号中的杂波滤除，滤除杂波后的模拟信号经频综电路4以产生上边带信号、下边带信号、基准信号。其中，上边带信号、下边带信号分别对应设有第一调幅电路5，上边带信号和下边带信号分别经第一调幅电路5进行幅度钳位后，通过边带振荡单元分别对上边带信号、下边带信号进行筛分，使得上边带信号经上边带振荡器7输送至上边带信号功放电路108进行功率放大，下边带信号经下边带振荡器9输送至下边带信号功放电路进行功率放大，经放大后的上、下边带信号经边带天线发射。基准信号应设有第二调幅电路6，基准信号经第二调幅电路6进行幅度钳位后，通过基准信号功放电路11进行功率放大，经放大后的基准信号经基准天线发射。此外，时钟电路12可以提供基准时钟。

本发明基准信号与边带信号并路生成，相互独立，以防止各路信号之间产生相对影响，降低信号误差，提高信号传输精确度，从而保证民航设备的平稳有序运行，保障安全性能。通过设有带通滤波电路3，能够滤除传输信号中的杂波，通过设有调幅单元，实现对传输信号的调幅，优化信号，从而提高了边带信号和基准信号发射的效率和精度。

进一步的，信号激励单元还包括电源转换电路，电源转换电路以对带通滤波电路3供电，电源转换电路包括DC/DC变换电路、LDO滤波电路，DC/DC变换电路的输入端与外接电源连接，DC/DC变换电路的输出端与LDO滤波电路连接，LDO滤波电路进一步与带通滤波电路3连接。外接电源提供电压经DC/DC变换电路转换后，输出所需电压，以对带通滤波电路3供电。

进一步的，如图2所示，数模转换电路2包括DAC0830LCM接口电路和第一运算放大器AR1，DAC0830LCM接口电路的输入端与信号处理电路1连接，DAC0830LCM接口电路的第一电流输出端与第一运算放大器AR1的反相端连接，DAC0830LCM接口电路的第二电流输出端与第一运算放大器AR1的非反相端连接，第一运算放大器AR1的输出端与带通滤波电路3的输入端连接。

进一步的，如图3所示，带通滤波电路3包括第二电阻R2、第三电阻R3、反馈电阻RF、第二运算放大器AR2、第三电容C3和第四电容C4，第二电阻R2的一端、第二运算放大器的非反相端和第三电阻R3的一端分别与数模转换电路2的输出端连接，第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3的另一端、第三电容C3的一端、第四电容C4的一端连接，第三电容C3的另一端分别与第二运算放大器AR2的反相端和反馈电阻RF的一端连接，第二运算放大器AR2的输出端和反馈电阻RF的另一端分别与调幅电路连接。通过采用双RC电路串联滤去信号的杂波，增强滤波效果。第二运算放大器AR2通过并联有反馈电阻RF，能够避免固定增益带宽的限制，通过降低反馈电阻RF的阻值，能够实现在提高增益的同时保持回路高增益，减小输入偏置信号对输出的影响，以减小误差。

进一步的，第一调幅电路5和第二调幅电路6均采用如图4所示的电路。其中，以第一调幅电路5为例进行说明。第一调幅电路5包括第一电感L1，第一电感L1的一端与带通滤波电路3的输出端和第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地，第一电感L1的另一端与第二电容C2的一端、肖特基二极管D1的负极连接，第二电容C2的另一端接地，肖特基二极管D1的正极与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端接地。通过上述电感和电容组合LC网络实现对由带通滤波器传输来的4路边带信号进行滤波调整处理，然后进一步通过采用肖特基二极管对边带信号进行幅度钳位，根据所需幅度选择二极管和电阻R1的参数值，进而实现对上述边带信号的调幅，使得边带信号调整到所需值，以便于后续进行信号放大处理，从而提高了边带信号发射的效率和精度。

同理，通过上述电感和电容组合LC网络实现对由带通滤波器传输来的1路基准信号进行滤波调整处理，然后进一步通过采用肖特基二极管对基准信号进行幅度钳位，根据所需幅度选择二极管和电阻R1的参数值，进而实现对上述基准信号的调幅，使得基准信号调整到所需值，以便于后续进行信号放大处理，从而提高了基准信号发射的效率和精度。

进一步的，上边带信号功放电路108、下边带信号功放电路和基准信号功放电路11均采用如图5所示。其中，以上边带信号功放电路108为例，包括第一发射管Q1、第二发射管Q2、第四电阻R4和第五电阻R5，第一发射管Q1的基极与第二发射管Q2的基极连接，第一发射管Q1的集电极与发射极之间连接有第四电阻R4，第一发射管Q1的集电极还与阻抗变换电路的第一输入端连接，第一发射管Q1的发射极与第二发射管Q2的集电极均接地；第二发射管Q2的集电极与发射极之间连接有第五电阻R5。

该结构中的功放电路可以将所接收的5路信号进行放大，通过第一发射管Q1、第二发射管Q2进行两级放大，以满足后续天线配送单元发射的功率需求。另外，在第一发射管Q1与第二发射管Q2中有一只发射管发生故障时，另一个发射管仍然可以对信号进行放大，不影响后续信号的输出，大大提高了整个电路的稳定性。

进一步的，信号处理电路1采用型号为EPC1441的FPGA芯片。

进一步的，频综电路4包括DDS芯片，如图6所示为DDS芯片的电路原理图，DDS芯片与FPGA芯片的输出端连接。DDS芯片由参考晶振、鉴频鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器等组成。锁相环内鉴相器的参考频率由晶体振荡器经M分频得到，压控振荡器反馈信号经可变分频器送到鉴相器进行比相，鉴相器输出误差信号通过环路低通滤波器送到压控振荡器控制端。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。