直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，包括介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器、PIN調(diào)制器、衰減器、微帶天線和應(yīng)答信號編碼電路，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器產(chǎn)生射頻信號，同時應(yīng)答信號編碼電路檢測雷達船首、方位和觸發(fā)信號后，在特定方位處產(chǎn)生一定延時的脈沖編碼信號，該脈沖編碼信號傳送至所述PIN調(diào)制器，進而控制所述PIN調(diào)制器對射頻信號進行開關(guān)調(diào)制，調(diào)制后帶有編碼信息的射頻脈沖，經(jīng)過所述衰減器衰減，最后通過所述微帶天線向外輻射，若衰減后射頻脈沖經(jīng)雷達天線接收處理后在雷達終端處理顯示設(shè)備上正常顯示，則證明引導(dǎo)系統(tǒng)工作正常。本發(fā)明可直接安裝于船用導(dǎo)航雷達伺服單元內(nèi)，對直升機引導(dǎo)系統(tǒng)的性能進行實時自檢，體積小、成本低。
【專利說明】直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自檢、測試設(shè)備，更特別的是一種直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機。

【背景技術(shù)】
[0002]船載直升機意即在船舶上使用的直升機。隨著航運規(guī)模的不斷發(fā)展壯大，越來越多的大型船只上裝配有船載直升機。
[0003]船用導(dǎo)航兼直升機引導(dǎo)雷達系統(tǒng)是一種經(jīng)濟實用的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)，它由船用導(dǎo)航雷達系統(tǒng)和機載應(yīng)答器二部分組成。如圖1所示，為船用導(dǎo)航兼直升機引導(dǎo)雷達系統(tǒng)工作示意圖。船用導(dǎo)航雷達系統(tǒng)包括雷達天線2，該雷達天線2安裝在導(dǎo)航雷達伺服單元3內(nèi)部的船用雷達齒輪箱上，該船用雷達齒輪箱內(nèi)裝有一用于驅(qū)動雷達天線2的電機。導(dǎo)航雷達伺服單元3通過波導(dǎo)4連接雷達終端處理顯示設(shè)備5。導(dǎo)航雷達系統(tǒng)向機載應(yīng)答器I發(fā)出特定脈寬的詢問信號，機載應(yīng)答器I收到后，向?qū)Ш嚼走_系統(tǒng)發(fā)回帶有直升機信息的脈沖編碼信號，導(dǎo)航雷達系統(tǒng)通過雷達天線2接收到脈沖編碼信號后進行識別處理，最終在雷達終端處理顯示設(shè)備5上顯示飛機位置信息和其他相關(guān)信息，確保船載直升機在茫茫大海上執(zhí)行任務(wù)后順利返航。
[0004]由于直升機引導(dǎo)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣直接關(guān)系到飛行人員的生命安全和直升機的設(shè)備安全，所以必須對引導(dǎo)系統(tǒng)進行有效自檢，確認(rèn)其工作狀態(tài)正常。如圖2所示，目前所采用的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)自檢的方法歸納如下:距船只很遠處(30km以上)選擇一處高臺，架設(shè)機載應(yīng)答器I，模擬直升機引導(dǎo)系統(tǒng)工作場景，對整個引導(dǎo)系統(tǒng)進行檢測。
[0005]但是該自檢方法存在以下缺點:
[0006](I)機載應(yīng)答器體積大，笨重，不便攜帶；
[0007](2)為模擬遠距離飛行的直升機和避免信號遮擋，需將機載應(yīng)答器架設(shè)于距雷達較遠且一定高度的位置，選址困難；
[0008](3)在船只航行時，無法實時進行引導(dǎo)系統(tǒng)自檢；
[0009](4)機載應(yīng)答器價格昂貴，選址測量，人力成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，可以直接安裝于船用導(dǎo)航雷達伺服單元內(nèi)，對直升機引導(dǎo)系統(tǒng)的性能進行實時自檢，從而克服機載應(yīng)答器體積大、自檢選址困難、人力成本高及無法實時自檢的缺點。
[0011]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0012]直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，安裝于一船用導(dǎo)航雷達伺服單元內(nèi)且與船用導(dǎo)航雷達系統(tǒng)配套使用，本發(fā)射機包括介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器、PIN調(diào)制器、衰減器、微帶天線和應(yīng)答信號編碼電路，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器、隔離器、PIN調(diào)制器、衰減器依次固定連接成一結(jié)構(gòu)體，所述衰減器的一端連接一波導(dǎo)轉(zhuǎn)同軸轉(zhuǎn)換器的一端，該波導(dǎo)轉(zhuǎn)同軸轉(zhuǎn)換器的另一端連接所述微帶天線，所述應(yīng)答信號編碼電路通過一支撐件固定連接在所述結(jié)構(gòu)體的上部，所述結(jié)構(gòu)體的下部設(shè)有一固定支架，該固定支架固定在所述船用導(dǎo)航雷達伺服單元內(nèi)，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器產(chǎn)生射頻信號，同時應(yīng)答信號編碼電路檢測雷達船首、方位和觸發(fā)信號后，在特定方位處產(chǎn)生一定延時的脈沖編碼信號，該脈沖編碼信號傳送至所述PIN調(diào)制器，進而控制所述PIN調(diào)制器對射頻信號進行開關(guān)調(diào)制，調(diào)制后帶有編碼信息的射頻脈沖，經(jīng)過所述衰減器進行衰減，最后通過所述微帶天線向外輻射，若衰減后的射頻脈沖經(jīng)雷達天線接收處理后在雷達終端處理顯示設(shè)備上正常顯示，則證明直升機引導(dǎo)系統(tǒng)工作正常。
[0013]進一步，所述應(yīng)答信號編碼電路通過一支撐件固定連接在所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器的上部。
[0014]進一步，所述衰減器、介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器的下部分別設(shè)有所述固定支架。
[0015]進一步，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器和所述PIN調(diào)制器之間設(shè)有一隔離器，用于隔離所述PIN調(diào)制器輸入端阻抗變化對所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器的影響，確保介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器輸出頻率穩(wěn)定。
[0016]進一步，所述衰減器采用可變衰減器，用于調(diào)節(jié)射頻編碼脈沖輸出功率，從而模擬遠距離返回的直升機射頻編碼信號。
[0017]進一步，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器使用場效應(yīng)管作為有源器件。
[0018]進一步，所述PIN調(diào)制器由兩個PIN開關(guān)二極管和波導(dǎo)管組合而成。
[0019]進一步，所述應(yīng)答信號編碼電路產(chǎn)生控制所述PIN調(diào)制器的脈沖編碼信號。
[0020]進一步，所述微帶天線由輻射元、介質(zhì)層和參考地三部分組成，所述微帶天線采用同軸線饋電方式。
[0021]進一步，所述船用導(dǎo)航雷達伺服單元包括一船用雷達齒輪箱，該船用雷達齒輪箱內(nèi)置有一電機，所述雷達天線設(shè)置于所述船用雷達齒輪箱上面，所述電機用于驅(qū)動所述雷達天線。
[0022]進一步，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器、PIN調(diào)制器、衰減器、微帶天線和應(yīng)答信號編碼電路均設(shè)置于所述船用雷達齒輪箱內(nèi)，該船用雷達齒輪箱上設(shè)有開口，所述微帶天線緊貼在所述開口內(nèi)側(cè)處。
[0023]進一步，所述船用導(dǎo)航雷達系統(tǒng)包括導(dǎo)航雷達伺服單元、雷達天線、波導(dǎo)、雷達終端顯示器。
[0024]有益效果:本發(fā)明直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，主要用以模擬機載應(yīng)答器發(fā)回的應(yīng)答編碼信號，可直接安裝于船用導(dǎo)航雷達伺服單元內(nèi)，對直升機引導(dǎo)系統(tǒng)的性能進行實時自檢。體積小、成本低。從而克服了現(xiàn)有的機載應(yīng)答器體積大，自檢選址困難，人力成本高，無法實時自檢的缺點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為導(dǎo)航兼直升機引導(dǎo)雷達系統(tǒng)框圖。
[0026]圖2為目前所采用的引導(dǎo)系統(tǒng)自檢框圖。
[0027]圖3為本發(fā)明自檢測試編碼發(fā)射機的系統(tǒng)工作框圖。
[0028]圖4為本發(fā)明自檢測試編碼發(fā)射機的安裝位置圖。
[0029]圖5 中:
[0030]5a為本發(fā)明中微帶天線HFSS仿真模型圖。
[0031]5b為本發(fā)明中微帶天線輸入電壓駐波比仿真結(jié)果。
[0032]5c為本發(fā)明中微帶天線輻射圖仿真結(jié)果。
[0033]圖6為本發(fā)明自檢測試編碼發(fā)射機的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖7為本發(fā)明直升機引導(dǎo)系統(tǒng)自檢時，在雷達終端正常顯示的直升機測試編碼信號圖。
[0035]圖中各符號:1.機載應(yīng)答器，2.雷達天線，3.導(dǎo)航雷達伺服單元，4.波導(dǎo)，5.雷達終端處理顯示設(shè)備，6.自檢測試編碼發(fā)射機，7.固定支架，8.應(yīng)答信號編碼電路，9.微帶天線，10.支撐件，11.波導(dǎo)轉(zhuǎn)同軸轉(zhuǎn)換器，12.衰減器，13.PIN調(diào)制器，14.隔離器，15.介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器。

【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0037]實施例:
[0038]參見圖3、圖4、圖6，自檢測試編碼發(fā)射機6由介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器15、PIN調(diào)制器13、衰減器12、微帶天線9和應(yīng)答信號編碼電路8五部分組成。自檢測試編碼發(fā)射機6安裝于船用雷達齒輪箱內(nèi)，船用雷達齒輪箱內(nèi)為導(dǎo)航雷達伺服單元3的組成部分。衰減器12采用可變衰減器，用于調(diào)節(jié)射頻編碼信號輸出功率。隔離器14設(shè)于介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器15和PIN調(diào)制器13之間，用于隔離PIN調(diào)制器13輸入端阻抗變化對介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器15的影響，確保介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器15輸出頻率穩(wěn)定。波導(dǎo)轉(zhuǎn)同軸轉(zhuǎn)換器11的一端連接在衰減器12上，波導(dǎo)轉(zhuǎn)同軸轉(zhuǎn)換器11的另一端連接微帶天線9。波導(dǎo)轉(zhuǎn)同軸轉(zhuǎn)換器11把波導(dǎo)方口輸出轉(zhuǎn)成同軸圓口。
[0039]介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器15、隔離器14、PIN調(diào)制器13和衰減器12在船用雷達齒輪箱內(nèi)依次固定連接成一結(jié)構(gòu)體。船用雷達齒輪箱上設(shè)有開口，該開口位于微帶天線9上方，通過上述開口，微帶天線9向外部輻射信號。應(yīng)答信號編碼電路8通過支撐件10固定連接在結(jié)構(gòu)體的上部，結(jié)構(gòu)體的下部設(shè)有固定支架7，該固定支架7固定在船用導(dǎo)航雷達伺服單元內(nèi)。
[0040]以信號111111為例:介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器15產(chǎn)生射頻信號，同時應(yīng)答信號編碼電路8檢測雷達船首、方位和觸發(fā)信號后，在特定方位處產(chǎn)生一定延時的脈沖編碼信號，該脈沖編碼信號傳送至所述PIN調(diào)制器13，進而控制所述PIN調(diào)制器13對射頻信號進行開關(guān)調(diào)制，調(diào)制后帶有“111111”自檢測試編碼信息的射頻脈沖，經(jīng)過所述衰減器12進行衰減，最后通過微帶天線9向外輻射，衰減后的射頻脈沖被雷達天線2接收后，通過雷達伺服單元3和波導(dǎo)4進入雷達終端處理顯示設(shè)備5，收到的“111111”射頻編碼脈沖在雷達終端處理顯示設(shè)備5內(nèi)經(jīng)過檢波處理后變?yōu)榫幋a信號，最終在雷達顯示器上正常顯示，證明直升機引導(dǎo)系統(tǒng)工作正常。
[0041]介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器15使用場效應(yīng)管作為有源器件。選擇適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點后，場效應(yīng)管工作于負阻狀態(tài)，結(jié)合介質(zhì)諧振腔體的選頻特性，在特定頻率點滿足起振條件，從而產(chǎn)生特定的射頻振蕩頻率。介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器15作為射頻信號源具有頻率穩(wěn)定性好，成本低的優(yōu)點。
[0042]PIN調(diào)制器13由兩個PIN開關(guān)二極管和波導(dǎo)管組合而成。其利用PIN 二極管在直流正、反偏壓下呈現(xiàn)近似導(dǎo)通或斷開的阻抗特性，實現(xiàn)了對射頻信號導(dǎo)通或截止的控制，從而可對振蕩器輸出的射頻信號進行開關(guān)調(diào)制。
[0043]應(yīng)答信號編碼電路8用于產(chǎn)生控制PIN調(diào)制器13的脈沖編碼信號。應(yīng)答編碼電路8使用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)對船首、方位和觸發(fā)信號進行檢測，當(dāng)其檢測到船首后開始對方位信號進行計數(shù)，在特定方位處輸出脈沖編碼信號，從而保證了脈沖編碼信號在方位上的穩(wěn)定性。此外，為了模擬遠距離處移動中直升機發(fā)回的編碼信號，應(yīng)答信號編碼電路8對觸發(fā)信號也進行檢測，通過FPGA改變脈沖編碼信號相對于觸發(fā)信號延遲時間(延時由大變小)，實現(xiàn)了編碼信號移動，模擬了直升機由遠及近的飛行過程。
[0044]參見圖5，微帶天線由輻射元、介質(zhì)層和參考地三部分組成，直升機引導(dǎo)系統(tǒng)自檢測試編碼發(fā)射機采用微帶天線，微帶天線具有質(zhì)量輕，體積小，成本低和便于制造的特點。與天線性能相關(guān)的參數(shù)主要包括輻射元的長度L、輻射元的寬度W、介質(zhì)層的厚度h、介質(zhì)的相對介電常數(shù)\和tanS等。自檢測試編碼發(fā)射機所用的微帶天線基于同軸饋電方式，即將同軸線接頭的內(nèi)芯線穿過參考點和介質(zhì)層與輻射元相連接，所用的介質(zhì)材料為聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板，介電常數(shù)為2.2，介質(zhì)厚度為1mm。在理論計算微帶天線長寬數(shù)值和饋電位置的基礎(chǔ)上，使用HFSS軟件對這些數(shù)值再進行設(shè)計優(yōu)化，從而獲得最佳的天線輸入匹配和天線輻射特性。圖5a為微帶天線HFSS的仿真模型，微帶天線采用探針饋線形式。圖5b為微帶天線輸入電壓駐波比仿真結(jié)果，電壓駐波比反應(yīng)了微帶天線輸入饋線端阻抗匹配程度，電壓駐波比越接近1，則微帶天線輸入匹配越好，天線增益也就越高。當(dāng)微帶天線長9.73mm，寬度為12.73mm，饋線位置為距中心2.1mm時，由圖ml點處可知，在9.41GHz處電壓駐波比為1.029。圖5c為天線輻射圖的仿真結(jié)果，由圖可知，微帶天線在O度方向上的天線增益可達5dB。
[0045]參見圖7，為本發(fā)明直升機引導(dǎo)系統(tǒng)自檢時(例如:自檢編碼發(fā)射機發(fā)射“111111”編碼信號)，在雷達終端顯示界面上正常顯示的直升機測試編碼信號圖。圖中圓形區(qū)域為雷達回波顯示圓，圓形區(qū)域中每個亮點均代表“I”信號，可以看出由自檢編碼發(fā)射機發(fā)射的“111111”編碼信號可在雷達終端處理顯示設(shè)備上清晰顯示。
[0046]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，安裝于一船用導(dǎo)航雷達伺服單元內(nèi)且與船用導(dǎo)航雷達系統(tǒng)配套使用，本發(fā)射機包括介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器、PIN調(diào)制器、衰減器、微帶天線和應(yīng)答信號編碼電路，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器、隔離器、PIN調(diào)制器、衰減器依次固定連接成一結(jié)構(gòu)體，所述衰減器的一端連接一波導(dǎo)轉(zhuǎn)同軸轉(zhuǎn)換器的一端，該波導(dǎo)轉(zhuǎn)同軸轉(zhuǎn)換器的另一端連接所述微帶天線，所述應(yīng)答信號編碼電路通過一支撐件固定連接在所述結(jié)構(gòu)體的上部，所述結(jié)構(gòu)體的下部設(shè)有一固定支架，該固定支架固定在所述船用導(dǎo)航雷達伺服單元內(nèi)，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器產(chǎn)生射頻信號，同時應(yīng)答信號編碼電路檢測雷達船首、方位和觸發(fā)信號后，在特定方位處產(chǎn)生一定延時的脈沖編碼信號，該脈沖編碼信號傳送至所述PIN調(diào)制器，進而控制所述PIN調(diào)制器對射頻信號進行開關(guān)調(diào)制，調(diào)制后帶有編碼信息的射頻脈沖，經(jīng)過所述衰減器進行衰減，最后通過所述微帶天線向外輻射，若衰減后的射頻脈沖經(jīng)雷達天線接收后在雷達終端處理顯示設(shè)備上正常顯示，則證明直升機引導(dǎo)系統(tǒng)工作正常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，所述應(yīng)答信號編碼電路通過一支撐件固定連接在所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器的上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，所述衰減器、介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器的下部分別設(shè)有所述固定支架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器和所述PIN調(diào)制器之間設(shè)有一隔離器，用于隔離所述PIN調(diào)制器輸入端阻抗變化對所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器的影響，確保介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器輸出頻率穩(wěn)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，所述衰減器采用可變衰減器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器使用場效應(yīng)管作為有源器件，所述PIN調(diào)制器由兩個PIN開關(guān)二極管和波導(dǎo)管組合而成，所述應(yīng)答信號編碼電路產(chǎn)生控制所述PIN調(diào)制器的脈沖編碼信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，所述微帶天線由輻射元、介質(zhì)層和參考地三部分組成，所述微帶天線采用同軸線饋電方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，所述船用導(dǎo)航雷達伺服單元包括一船用雷達齒輪箱，該船用雷達齒輪箱內(nèi)置有一電機，所述雷達天線設(shè)置于所述船用雷達齒輪箱上面，所述電機用于驅(qū)動所述雷達天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，所述介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器、PIN調(diào)制器、衰減器、微帶天線和應(yīng)答信號編碼電路均設(shè)置于所述船用雷達齒輪箱內(nèi)，該船用雷達齒輪箱上設(shè)有開口，所述微帶天線緊貼在所述開口內(nèi)側(cè)處。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機引導(dǎo)系統(tǒng)用自檢測試編碼發(fā)射機，其特征在于，所述船用導(dǎo)航雷達系統(tǒng)包括導(dǎo)航雷達伺服單元、雷達天線、波導(dǎo)、雷達終端處理顯示設(shè)備。
【文檔編號】G01S7/40GK104502897SQ201410790438
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】金凌, 王文瀚, 劉曉輝, 王亞年, 田帥, 張小立 申請人:上海廣電通信技術(shù)有限公司