一种ADS-B系统接收链路及其实现方法与流程

一种ads-b系统接收链路及其实现方法
技术领域
1.本发明涉及空管监视技术领域，特别涉及一种ads-b系统接收链路及其实现方法。


背景技术：

2.安装有ads-b系统的飞机会接收空间中的1090es信号，得到周围飞机和车辆的位置、速度、身份、驱动事件、状态以及状况等信息，能够实现空空目标监视、空地目标监视，为飞机的导航、避撞提供监视数据源。机载ads-b系统，结合空管监视系统，能形成精确、完整的空域飞行态势信息，为空域防冲突、解冲突提供信息支撑。
3.文献
【1】
中，系统将接收到的1090es信号经过放大、滤波、下变频、再多次放大、滤波后通过a/d采样得到中频数字信号。文献
【2】
中，系统将分离出的1090es信号进行限幅、低噪放、镜频滤波、混频、低通滤波、中频放大、对数放大、中频滤波、定向耦合处理，再将得到的信号和标准信号进行放大检波比较，再进行a/d转换。
4.文献
【1】
中ads-b系统的接收链路实现技术需要放大和滤波后的信号进行下变频处理，没有充分利用1090es信号“是ask调制的”这一特性，导致需在射频链路中加入本振源，使接收链路结构复杂，功耗高，体积大。文献
【2】
中ads-b系统的接收链路实现技术在对1090es信号进行检波前需进行多次放大、滤波和混频处理，接收链路结构复杂，其实现技术得到的是中频信号，对其进行采样需要更高的采样率，导致所需器件多成本高，体积大，功耗高。
5.文献
【1】
和
【2】
中的ads-b系统的接收链路都存在结构复杂，成本高，体积大以及功耗高的问题，不利于将ads-b系统向无人机以及通航飞机推广，也不易于在无人机以及通航飞机上搭载这些ads-b系统。
6.参考文献
7.[1]张成龙.1090es模式下ads-b接收机解码系统设计.哈尔滨工程大学.2015-03；
[0008]
[2]罗喜伶，杨斯.一种基于ads-b的通用航空飞行监视机载系统.北京市.cn102682627a.2012-09-19。
[0009]
缩略语和关键术语定义：
[0010]
自动相关监视广播(ads-b：automatic dependent surveillance broadcast)；
[0011]
1090兆赫兹拓展电文(1090es：1090mhz extend squawk)；
[0012]
振幅键控(ask：amplitude shift keying)。


技术实现要素：

[0013]
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种ads-b系统接收链路及其实现方法。
[0014]
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
[0015]
一种ads-b系统接收链路，包括：放大器a1、滤波器a2、放大器b3、滤波器b4、检波器5和放大器c6。
[0016]
所述放大器a1，滤波器a2，放大器b3，滤波器b4，检波器5，放大器c6依次连接。
[0017]
作为优选，放大器a1和放大器b3是低噪声放大器；滤波器a2是带通声表滤波器；滤波器b4是平衡带通声表滤波器；检波器5用于还原基带信号，设置调理电路的信号幅值；放大器c6是低失真脉冲放大器。
[0018]
本发明还公开了上述ads-b系统接收链路的实现方法，包括以下步骤：
[0019]
s1：设接收到的信号为s0，信号s0通过低噪声放大器a1得到信号s1，抑制了带外的噪声，放大了带内的信号。
[0020]
s2：信号s1通过带通滤波器a2得到信号s2。滤波器a2负责滤除信号s1物理带宽以外的干扰信号，提高接收信道频谱干净度；
[0021]
s3：通过放大器b3的到信号s3，实现信号再次放大。放大器b3主要贡献：接收信号增益补偿；
[0022]
s4：通过滤波器b4得到差分信号s4和s4’。滤波器b4抑制大信号状态下的非线性再生频谱，并将单端信号转为差分信号s4和s4’，提高链路抑制共模能力；
[0023]
s5：信号s4和s4’通过检波器5得到基带信号s5。利用检波器5获取接收射频信号的包络，得到接收基带信号，同时设置调理电路的信号幅值；
[0024]
s6：信号s5通过放大器c6得到信号s6。放大器c6为低失真脉冲放大器为调理电路，实现基带信号缓冲的作用。a/d采样为零性负载，为提高基带信号在容性负载下的瞬态响应，信号调理部分采用高压摆率的脉冲放大器作为缓冲级。
[0025]
作为优选，放大器a1的噪声系数为1.1db，增益为19db，信号s1的功率为p1＝(p0 19)；
[0026]
作为优选，滤波器a2中心频率为1090mhz，带宽为30mhz，抑制1090
±
30mhz频带以外的干扰信号，通过带内的接收信号，提高接收信号的信噪比。滤波器a2的插入损耗为-2.3db，信号s2的功率p2＝(p1-2.3)；
[0027]
作为优选，放大器b3的噪声系数为1.1db，增益为19db，信号s3的功率为p3＝(p2 19)；
[0028]
作为优选，滤波器b4中心频率为1090mhz，带宽为12mhz，抑制大信号状态下的非线性再生频谱，并将单端信号转为差分信号s4和s4’，提高链路抑制共模能力。滤波器b4的插入损耗il为-3.9db，信号s4和s4’的功率p4＝p4’＝(p3-3.9)/2，相位相差180
°
；
[0029]
作为优选，检波器5的最大差分功率为25dbm，最大单端输入功率为19dbm，通过取包络还原基带信号，并设置调理电路的信号幅值。s5的功率为p5＝p4；
[0030]
作为优选，放大器c6的增益为1的调理电路，a/d采样为零性负载，信号调理部分采用高压摆率的脉冲放大器作为缓冲级。s6的功率p6＝p5。
[0031]
与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0032]
充分利用1090es信号时“ask调制的”这一特性，不需要对信号进行下变频或者混频处理，不需要进行很多次放大和滤波，所用元器件减少，并且得到的是基带信号对a/d采样设备的要求低，成本低，体积小，功耗小，适合多种机载平台安装，尤其满足小型无人机安装，平台适应性强。
附图说明
[0033]
图1是本发明实施例ads-b系统接收链路结构示意图；
[0034]
图2是本发明实施例ads-b系统接收链路实现方法流程图。
具体实施方式
[0035]
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图并列举实施例，对本发明做进一步详细说明。
[0036]
ads-b系统接收链路组成如图1所示，包含放大器a1，滤波器a2，放大器b3，滤波器b4，检波器5，放大器c6。放大器a1和放大器b3是低噪声放大器，极低的噪声系数保证了系统接收灵敏度，并对信号进行增益补偿，增加信号增益；滤波器a2是带通声表滤波器，滤除信号物理带宽以外的干扰信号，提高接收信号频谱干净度；滤波器b4是平衡带通声表滤波器，抑制大信号状态下的非线性再生频谱，将单端信号转为差分信号，提高链路抑制共模能力；检波器5，还原基带信号，设置调理电路的信号幅值；放大器c6是低失真脉冲放大器，调理电路，提高提高基带信号在容性负载下的瞬态响应。
[0037]
设接收到的信号为s0，该信号功率为p0。其处理流程如图2所示。
[0038]
1.信号s0通过低噪声放大器a1得到信号s1。放大器a1的噪声系数(nf)为1.1db，增益(gain)为19db，信号s1的功率为p1＝(p0 19)；
[0039]
2.信号s1通过带通滤波器a2得到信号s2。滤波器a2中心频率(frq)为1090mhz，带宽(bw)为30mhz，抑制1090
±
30mhz频带以外的干扰信号，通过带内的接收信号，提高接收信号的信噪比。滤波器a2的插入损耗(il)为-2.3db，信号s2的功率p2＝(p1-2.3)；
[0040]
3.信号s2通过低噪声放大器b3后，得到信号s3。放大器b3的噪声系数(nf)为1.1db，增益(gain)为19db，信号s3的功率为p3＝(p2 19)
[0041]
4.信号s3通过滤波器b4得到差分信号s4和s4’。滤波器b4中心频率(frq)为1090mhz，带宽(bw)为12mhz，抑制大信号状态下的非线性再生频谱，并将单端信号转为差分信号s4和s4’，提高链路抑制共模能力。滤波器b4的插入损耗il为-3.9db，信号s4和s4’的功率p4＝p4’＝(放大器c6-3.9)/2，相位相差180
°
；
[0042]
5.信号s4和s4’通过对数检波器5得到基带信号s5。对数检波器5的最大差分功率为25dbm，最大单端输入功率为19dbm，通过取包络还原基带信号，并设置调理电路的信号幅值。s5的功率p5＝p4；
[0043]
6.信号s5通过放大器c6得到信号s6。放大器c6低失真脉冲放大器的增益为1的调理电路，起基带信号缓冲的作用。a/d采样为零性负载，为提高基带信号在容性负载下的瞬态响应，信号调理部分采用高压摆率的脉冲放大器作为缓冲级。s6的功率p6＝p5。
[0044]
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。