專利名稱：彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)答機，尤其涉及一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機。
背景技術(shù)：
星載、彈載應(yīng)答機的研制成功，是對航天領(lǐng)域測控技術(shù)的發(fā)展和深化。星載、彈載應(yīng)答機直接有效配合解決衛(wèi)星、飛船的軌跡定位、姿態(tài)定位及對各種型號導(dǎo)彈飛行試驗軌跡的測量和對其精度的跟蹤評定，為不同型號導(dǎo)彈試驗定型，起到了關(guān)鍵作用。應(yīng)答機接收、轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)已根據(jù)不同載體要求，不同頻率威力等在地面電子設(shè)備和民航飛機中，得到較為有廣泛的應(yīng)用。但是作為星載、彈載應(yīng)答機有其特殊的意義和特別嚴格的要求。其一，作為航天領(lǐng)域的配套電子設(shè)備存在技術(shù)和可靠性，環(huán)境適應(yīng)性等的風(fēng)險，眾所周知，一顆衛(wèi)星的造價須在上億左右，加上發(fā)射設(shè)備(包括運載火箭)、測控設(shè)備等費用接近二億左右。一艘飛船的成本更是需要高昂的代價，即使一枚導(dǎo)彈，通常也要5000萬左右。那么對應(yīng)答機的各種技術(shù)參數(shù)，威力，不但要技術(shù)品質(zhì)優(yōu)秀，更主要的是高穩(wěn)定度的可靠性和特殊環(huán)境的適應(yīng)性。

實用新型內(nèi)容所要解決的技術(shù)問題:針對以下問題:①小型化:彈載相參多站觸發(fā)脈沖應(yīng)答機體積小、重量輕是一項關(guān)鍵技術(shù)，特別是輕型導(dǎo)彈，其尺寸:lXhXD ( 125X 110X72mm，重量彡1.6Kg。還要求發(fā)射功率彡100W,占空占達4%。，工作模式復(fù)雜，多站觸發(fā)工作，自適應(yīng)變脈沖寬度、全相參。②上、下行作用距離匹配，而且較遠，要求應(yīng)答機接收靈敏度高，發(fā)射功率大。③必須全相參 體制，本振信號雜波抑制度高、抗機內(nèi)外干擾性能高、隔離大等一系列技術(shù)問題。④多站工作(雷達鏈):時序同步控制的設(shè)計，多站相互制約、盲區(qū)(恢復(fù)時間)的選定，采用軟件編程解決自適應(yīng)變脈寬及精確的延時和時序同步控制。⑤環(huán)境適應(yīng)性:必須滿足溫度(高低溫)要求，同時要求耐沖擊震動。本實用新型提供了一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機及其控制系統(tǒng)。本實用新型是適合星載、船載(飛船)、彈載全相參多站工作適應(yīng)不同脈沖寬度變化的通用應(yīng)答機。技術(shù)方案:為了解決以上問題本實用新型提供了一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，其特征在于:包括微波單元模塊、終端控制模塊；微波單元模塊完成信號低噪聲接收放大、下變頻至中頻輸出至終端控制模塊，將終端控制模塊中的中頻信號上變頻至射頻脈沖信號，并將射頻脈沖信號進行功率放大。所述的微波單元模塊包括接收信道、發(fā)射信道；在一個工作周期上，信號還沒有到來時，接收信道處于工作狀態(tài)，發(fā)射信道處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)終端控制模塊根據(jù)中頻的檢波信號判斷收到信號后，關(guān)閉接收信道，打開發(fā)射信道，當(dāng)一個工作周期完成后發(fā)射信道關(guān)閉，接收信道打開。[0013]所述的接收信道包括:雙工器、預(yù)選器、限幅收開關(guān)、LNA、混頻、本振功分器；發(fā)射信道包括:本振功分器、上變頻、邊帶通濾波器、發(fā)開關(guān)、時控固態(tài)功放、雙工器；輸入的微波接收信號經(jīng)微波單元模塊中的雙工器的接收信道送至預(yù)選器，濾除不需要的雜散信號，選擇需要的接收頻率信號，輸出送至限幅收開關(guān)器后，輸出，經(jīng)LNA低噪聲放大后，送至混頻器，與本振功分器送來的微波信號下變頻至中頻信號，送至終端控制模塊；來自終端控制模塊的中頻信號，送給微波單元模塊中的上變頻器，與本振功分器送來的微波信號上變頻至所需的發(fā)射頻率信號，經(jīng)前置放大后送給邊帶濾波器，濾除不需要的雜散信號，選擇所需的發(fā)射頻率信號后送到發(fā)開關(guān)，經(jīng)發(fā)開關(guān)調(diào)制后的信號送到時控固態(tài)功放，將發(fā)射信號放大到需要的功率電平，送至雙工器的發(fā)射信道輸出。所述的雙工器:高性能收發(fā)隔離度的收發(fā)信道公用器件；預(yù)選器:高Q值的帶通濾波器器件，作為接收信道預(yù)選器，選擇所需接收頻率信號，抑制干擾信號；限幅收開關(guān):微波限幅PIN開關(guān)器件；LNA:微波集成電路,用于實現(xiàn)微波信號低噪聲放大；混頻器:微波電路器件，用于將輸入的微波信號及本振源產(chǎn)生的微波信號下變頻至中頻信號，送至終端控制單元；上變頻器:微波電路器件，用于將輸入中頻信號及本振微波信號變頻至所需的發(fā)射頻率信號；邊帶濾波器:高Q值的帶通濾波器器件，作為發(fā)射信道選頻器，選擇所需發(fā)射頻率信號，抑制干擾信號；本振功分器:本振為一個微波自激振蕩源，功分器為一微帶電路；發(fā)開關(guān):采用高隔離度的微波PIN器件；時控固態(tài)功放是集成微波固態(tài)功放，發(fā)射時隙工作，其他時間休止。所述的終端控制模塊包括:第一選通中放模塊、數(shù)字信號處理機終端控制模塊、第二選通中放模塊、電源模塊，電源模塊用于提供電源；所述的第一選通中放模塊:它是個集成放大器印制板電路單元，電路間的連接為印制線連接，用于對接收信號的動態(tài)壓縮和接收信道鏈路增益；所述的第二選通中放模塊:它是個集成放大器印制板電路單元，電路間的連接為印制線連接，用于將信號放大到上變頻器所需的功率電平；數(shù)字信號處理機終端控制模塊用于完成中頻信號高速采樣，存儲延時功能，同時產(chǎn)生微波收發(fā)開關(guān)、收發(fā)信道時隙、時控固態(tài)功放、第一第二選通中放模塊所需的時序同步控制脈沖、及靈敏度遙測與功率遙測電平；輸入的微波信號及本振源產(chǎn)生的微波信號下變頻至中頻信號后送至第一選通中放模塊進行動態(tài)壓縮放大，再通過數(shù)字信號處理機終端控制模塊處理后送到第二選通中放模塊進行信號放大到微波單元模塊所需的電平，然后再送給微波單元模塊所述的數(shù)字信號處理機終端控制模塊包括:A/D變換單元、數(shù)字濾波、FPGA存儲器、D/A變換單元、遙測電路；在采樣時鐘和脈沖檢測信號的控制下，A/D變換單元對輸入信號進行采樣，并經(jīng)數(shù)字濾波后輸出的數(shù)據(jù)直接送給FPGA存儲器進行存儲，F(xiàn)PGA存儲器完成數(shù)據(jù)的存儲，也就是延時功能，即為應(yīng)答機延時時間，數(shù)據(jù)經(jīng)FPGA存儲器處理后送給D/A變換單元，經(jīng)D/A變換單元轉(zhuǎn)變成模擬信號后送給下行發(fā)射信道。A/D變換后的數(shù)字中頻檢波信號經(jīng)判斷后送給遙測電路處理后輸出，作為靈敏度遙測電平信號。所述的遙測電路:時控固態(tài)功放中的峰檢輸出及數(shù)字信號處理機終端控制模塊中的數(shù)字中頻檢波信號均送至遙測電路，經(jīng)遙測電路處理后輸出作為功率遙測電平和靈敏度遙測電平信號。有益效果:本實用新型應(yīng)答機具有可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強、耐沖擊振動、自適應(yīng)變脈寬，適應(yīng)多種工作模式，增強抗干擾能力。具有靈敏度高、發(fā)射功率大，使我國應(yīng)答機技術(shù)又邁進一步，為軍用民用開拓了廣闊的道路，同時又為應(yīng)答機的進一步發(fā)展奠定了設(shè)計、制造、工藝更好的基礎(chǔ)，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟和社會效益。

圖1為本實用新型應(yīng)答機的組成原理框具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細地說明。如圖1所示，一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，包括微波單元模塊、終端控制模塊；微波單元模塊完成信號低噪聲接收放大、下變頻至中頻輸出至終端控制模塊，將終端控制模塊中的中頻信號上變頻至射頻脈沖信號，并將射頻脈沖信號進行功率放大，以滿足整機發(fā)射脈沖功率要求。所述的微波單元模塊包括接收信道、發(fā)射信道；所述的接收信道包括:雙工器、預(yù)選器、限幅收開關(guān)、LNA、混頻、本振功分器。所述的發(fā)射信道包括:本振功分器、上變頻、邊帶濾波器、發(fā)開關(guān)、時控固態(tài)功放、雙工器。輸入的微波接收信號經(jīng)微波單元模塊中的雙工器的接收信道送至預(yù)選器，濾除不需要的雜散信號，選擇需要的接收頻率信號，輸出送至限幅收開關(guān)器后，輸出，經(jīng)LNA低噪聲放大后，送至混頻器，與本振功分器送來的微波信號下變頻至中頻信號，送至終端控制模塊；來自終端控制模塊的中頻信號，送給微波單元模塊中的上變頻器，與本振功分器送來的微波信號上變頻至所需的發(fā)射頻率信號，經(jīng)前置放大后送給邊帶濾波器，濾除不需要的雜散信號，選擇所需的發(fā)射頻率信號后送到發(fā)開關(guān)，經(jīng)發(fā)開關(guān)調(diào)制后的信號送到時控固態(tài)功放，將發(fā)射信號放大到需要的功率電平，送至雙工器的發(fā)射信道輸出。所述的接收通道:高頻部份采用干擾抑制、低噪聲放大。電路設(shè)計制造采用微波集成、微組裝工藝技術(shù)，信號接口采用微波互連技術(shù)，中頻60MHz采樣變成數(shù)字接收機，采用大規(guī)模集成電路完成信號處理、存儲及信號延時、自適應(yīng)變脈寬等。所述的發(fā)射通道:采用微波固態(tài)發(fā)射機，功率大、占空比高。它由集成化功率放大器組成，輸出脈沖峰值功率為100W以上，重復(fù)頻率達3.3KHZ。雙工器:具有高性能收發(fā)隔離度的收發(fā)信道公用器件。[0047]預(yù)選器:高Q值的帶通濾波器器件，作為接收信道預(yù)選器，選擇所需接收頻率信號，抑制干擾信號。限幅收開關(guān):微波限幅PIN開關(guān)器件，具有足夠高的開關(guān)隔離度，并限幅大功率微波信號，保護LNA不被燒損。LNA:微波集成電路,實現(xiàn)微波信號低噪聲放大?；祛l器:微波電路器件，將輸入的微波信號及本振源產(chǎn)生的微波信號下變頻至中頻信號，送至終端控制模塊的第一選通中放模塊進行動態(tài)壓縮放大到滿足A/D變換器輸入電平的要求。A/D變換器的輸出送到數(shù)字信號處理機終端控制模塊，經(jīng)該模塊的D/A變換后的信號再送到第二選通中放模塊，將信號放大到上變頻器所需的電平，送給微波單元模塊中的上變頻器。本振功分器:本振為一個微波自激振蕩源，功分器為一微帶電路。上變頻器:微波電路器件，將輸入中頻信號及本振微波信號變頻至所需的發(fā)射頻率信號，經(jīng)前置放大、邊帶通濾波器濾除雜散信號送到發(fā)開關(guān)調(diào)制。邊帶濾波器:高Q值的帶通濾波器器件，作為發(fā)射信道選頻器，選擇所需發(fā)射頻率信號，抑制干擾信號。發(fā)開關(guān):具有足夠高開關(guān)隔離度的微波PIN器件。經(jīng)調(diào)制后的信號送到時控固態(tài)功放，將發(fā)射信號放大到需要的功率電平送至雙工器輸出。時控固態(tài)功放是集成微波固態(tài)功放，發(fā)射時隙工作，其他時間休止。時控固態(tài)功放中的峰檢輸出及數(shù)字信號處理機終端控制模塊中的數(shù)字中頻檢波信號均送至該模塊中的遙測電路，經(jīng)處理后的輸出作為功率遙測及靈敏度遙測信號。所述的終端控制模塊包括:第一選通中放模塊、數(shù)字信號處理機終端控制模塊、第二選通中放模塊、電源模塊。電源模塊提供整機各模塊所需的電源。所述的第一選通中放模塊:它是個集成放大器印制板電路單元，電路間的連接為印制線連接，它的功能是對接收信號的動態(tài)壓縮和接收信道鏈路增益。所述的第二選通中放模塊:它是個集成放大器印制板電路單元，電路間的連接為印制線連接，它的功能是將信號放大到上變頻器所需的功率電平。如圖1所示，數(shù)字信號處理機終端控制模塊包括:A/D變換單元、數(shù)字濾波、FPGA存儲器、D/A變換單元、遙測電路。數(shù)字信號處理機終端控制模塊完成中頻信號高速采樣，存儲延時功能并產(chǎn)生滿足應(yīng)答機整機時序要求的各種同步控制信號及靈敏度遙測與功率遙測信號。它主要完成中頻信號的A/D(D/A)變換，存儲延時功能，同時產(chǎn)生微波收發(fā)開關(guān)、收發(fā)信道時隙、時控功放、第一第二選通中放模塊等電路所需的時序同步控制脈沖、及靈敏度遙測與功率遙測電平。數(shù)據(jù)采集存儲時序控制產(chǎn)生原理:在采樣時鐘和脈沖檢測信號的控制下，A/D變換單元對輸入信號進行采樣，并經(jīng)數(shù)字濾波后輸出的數(shù)據(jù)直接送給FPGA存儲器進行存儲，F(xiàn)PGA存儲器主要完成數(shù)據(jù)的存儲，也就是延時功能，即為應(yīng)答機延時時間。延時時間長短根據(jù)任務(wù)要求確定。數(shù)據(jù)經(jīng)FPGA存儲器處理后送給D/A變換單元，經(jīng)D/A變換單元轉(zhuǎn)變成模擬信號后送給下行發(fā)射信道。同步時序控制脈沖的產(chǎn)生:應(yīng)答機收到一個信號，并把該信號轉(zhuǎn)發(fā)出去為應(yīng)答機的一個工作周期。在應(yīng)答機的一個工作周期上，信號還沒有到來時，接收信道處于工作狀態(tài)，發(fā)射信道處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)應(yīng)答機數(shù)字信號處理終端根據(jù)中頻的檢波信號判斷收到信號后，關(guān)閉接收信道，打開發(fā)射信道，當(dāng)應(yīng)答機的一個工作周期完成后發(fā)射信道關(guān)閉，接收信道打開。數(shù)字信號處理采用了以FPGA為核心的數(shù)字架構(gòu)設(shè)計，對“FPGA”可編程邏輯器件采用的管理方法，設(shè)計時采用通用的前端設(shè)計工具和硬件描述語言的方法，保證軟硬件的兼容性、共享性和繼承性。本實用新型應(yīng)答機多站工作，可以四站同時工作體制，采用公用本振保持相參性。由于多站工作，會有同時觸發(fā)應(yīng)答機的機遇或在應(yīng)答機恢復(fù)時間內(nèi)，這就形成應(yīng)答機出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象，也就是漏信號(缺站工作，無回答信號)。采用正確的時序同步控制和置量前后沿門延時(時分割)辦法，主要用FPGA存儲器單元總線控制。本實用新型應(yīng)答機與一般地面、民用應(yīng)答機有著根本的區(qū)別。應(yīng)答機性能比較表
權(quán)利要求1.一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，其特征在于:包括微波單元模塊、終端控制模塊；微波單元模塊完成信號低噪聲接收放大、下變頻至中頻輸出至終端控制模塊，將終端控制模塊中的中頻信號上變頻至射頻脈沖信號，并將射頻脈沖信號進行功率放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，其特征在于:所述的微波單元模塊包括接收信道、發(fā)射信道；在一個工作周期上，信號還沒有到來時，接收信道處于工作狀態(tài)，發(fā)射信道處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)終端控制模塊根據(jù)中頻的檢波信號判斷收到信號后，關(guān)閉接收信道，打開發(fā)射信道，當(dāng)一個工作周期完成后發(fā)射信道關(guān)閉，接收信道打開。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，其特征在于:所述的接收信道包括:雙工器、預(yù)選器、限幅收開關(guān)、LNA、混頻、本振功分器；發(fā)射信道包括:本振功分器、上變頻、邊 帶通濾波器、發(fā)開關(guān)、時控固態(tài)功放、雙工器； 輸入的微波接收信號經(jīng)微波單元模塊中的雙工器的接收信道送至預(yù)選器，濾除不需要的雜散信號，選擇需要的接收頻率信號，輸出送至限幅收開關(guān)器后，輸出，經(jīng)LNA低噪聲放大后，送至混頻器，與本振功分器送來的微波信號下變頻至中頻信號，送至終端控制模塊；來自終端控制模塊的中頻信號，送給微波單元模塊中的上變頻器，與本振功分器送來的微波信號上變頻至所需的發(fā)射頻率信號，經(jīng)前置放大后送給邊帶濾波器，濾除不需要的雜散信號，選擇所需的發(fā)射頻率信號后送到發(fā)開關(guān)，經(jīng)發(fā)開關(guān)調(diào)制后的信號送到時控固態(tài)功放，將發(fā)射信號放大到需要的功率電平，送至雙工器的發(fā)射信道輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，其特征在于:所述的雙工器:高性能收發(fā)隔離度的收發(fā)信道公用器件； 預(yù)選器:高Q值的帶通濾波器器件，作為接收信道預(yù)選器，選擇所需接收頻率信號，抑制干擾信號； 限幅收開關(guān):微波限幅PIN開關(guān)器件； LNA:微波集成電路，用于實現(xiàn)微波信號低噪聲放大； 混頻器:微波電路器件，用于將輸入的微波信號及本振源產(chǎn)生的微波信號下變頻至中頻信號，送至終端控制單元； 上變頻器:微波電路器件，用于將輸入中頻信號及本振微波信號變頻至所需的發(fā)射頻率信號； 邊帶濾波器:高Q值的帶通濾波器器件，作為發(fā)射信道選頻器，選擇所需發(fā)射頻率信號，抑制干擾信號； 本振功分器:本振為一個微波自激振蕩源，功分器為一微帶電路； 發(fā)開關(guān):采用高隔離度的微波PIN器件； 時控固態(tài)功放是集成微波固態(tài)功放，發(fā)射時隙工作，其他時間休止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，其特征在于:所述的終端控制模塊包括:第一選通中放模塊、數(shù)字信號處理機終端控制模塊、第二選通中放模塊、電源模塊，電源模塊用于提供電源； 所述的第一選通中放模塊:它是個集成放大器印制板電路單元，電路間的連接為印制線連接，用于對接收信號的動態(tài)壓縮和接收信道鏈路增益； 所述的第二選通中放模塊:它是個集成放大器印制板電路單元，電路間的連接為印制線連接，用于將信號放大到上變頻器所需的功率電平； 數(shù)字信號處理機終端控制模塊用于完成中頻信號高速采樣，存儲延時功能，同時產(chǎn)生微波收發(fā)開關(guān)、收發(fā)信道時隙、時控固態(tài)功放、第一第二選通中放模塊所需的時序同步控制脈沖、及靈敏度遙測與功率遙測電平； 輸入的微波信號及本振源產(chǎn)生的微波信號下變頻至中頻信號后送至第一選通中放模塊進行動態(tài)壓縮放大，再通過數(shù)字信號處理機終端控制模塊處理后送到第二選通中放模塊進行信號放大到微波單元模塊所需的電平，然后再送給微波單元模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，其特征在于:所述的數(shù)字信號處理機終端控制模塊包括:A/D變換單元、數(shù)字濾波、FPGA存儲器、D/A變換單元、遙測電路； 在采樣時鐘和脈沖檢測信號的控制下，A/D變換單元對輸入信號進行采樣，并經(jīng)數(shù)字濾波后輸出的數(shù)據(jù)直接送給FPGA存儲器進行存儲，F(xiàn)PGA存儲器完成數(shù)據(jù)的存儲，也就是延時功能，即為應(yīng)答機延時時間，數(shù)據(jù)經(jīng)FPGA存儲器處理后送給D/A變換單元，經(jīng)D/A變換單元轉(zhuǎn)變成模擬信號后送給下行發(fā)射信道； A/D變換后的數(shù)字中頻檢波信號經(jīng)判斷后送給遙測電路處理后輸出，作為靈敏度遙測電平信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，其特征在于:所述的遙測電路:時控固態(tài)功放 中的峰檢輸出及數(shù)字信號處理機終端控制模塊中的數(shù)字中頻檢波信號均送至遙測電路，經(jīng)遙測電路處理后輸出作為功率遙測電平和靈敏度遙測電平信號。
專利摘要本實用新型涉及一種彈載相參多站觸發(fā)工作脈沖應(yīng)答機，包括微波單元模塊、終端控制模塊；微波單元模塊完成信號低噪聲接收放大、下變頻至中頻輸出至終端控制模塊，將終端控制模塊中的中頻信號上變頻至射頻脈沖信號，并將射頻脈沖信號進行功率放大。本實用新型應(yīng)答機具有可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強、耐沖擊振動、自適應(yīng)變脈寬，適應(yīng)多種工作模式，增強抗干擾能力。具有靈敏度高、發(fā)射功率大，使我國應(yīng)答機技術(shù)又邁進一步，為軍用民用開拓了廣闊的道路，同時又為應(yīng)答機的進一步發(fā)展奠定了設(shè)計、制造、工藝更好的基礎(chǔ)，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟和社會效益。
文檔編號H04B1/59GK202940804SQ201220642299
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者吳國英, 黃賓軍, 閆修林, 張欣, 伍必春 申請人:南京璇星科技發(fā)展有限公司