覆盖机载综合射频系统多频域信号的射频前端模组及方法

摘要

本发明公开了一种覆盖机载综合射频系统多频域信号的射频前端模组及方法，属于航空射频技术领域，包括高频收发单元、低频控制单元、电源单元和LRM连接器；所述高频收发单元包括多个射频收发通道，且所述高频收发单元与外部天线系统通过LRM连接器进行交互；所述低频控制单元用于解析处理外部主控模块的通道开关切换、增益调节控制指令；所述电源单元用于为整个射频模组上的有源器件提供稳定的电源。本发明满足机载CNI射频信号和雷电信号的通道控制要求，可以使得机载综合射频系统在不改变射频硬件的前提下，实现多种通信功能和传输体制动态切换，同时具备组件化、稳定性好和便携的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及航空射频技术领域，更为具体的，涉及一种覆盖机载综合射频系统多频域信号的射频前端模组及方法。

背景技术

机载综合射频系统主要包括CNI系统和雷达电子战系统，承担机载的通信、导航、识别和作战任务，是飞机完成各项飞行任务的核心系统。常规来讲，机载综合射频系统主要具备UV话音、UV数传、卫星通信、各波段测控链、塔康、微波着陆、雷达目标搜索、雷电预警等功能。机载综合射频系统包含上述所有功能，这导致机载综合射频系统覆盖占用的波段范围很广，波段资源从低到高主要包含：HF波段、UV波段、Ls波段、L波段、S波段、C波段，K波段、Ka波段等。

由于射频干扰、ADC采样、基带信号处理等问题，各波段的射频信号并不能直接被采样并进行后续的信号处理。在采样及信号处理之前，上述波段的射频信号均需要由射频前端模块进行处理，控制CNI及雷电各功能体制的射频信号收发正常，进行收发通道选择、增益控制、频谱搬移、信号滤波等操作，以便去除干扰信号、放大有用信号等处理，最终为机载综合射频系统的各个功能具体实现奠定基础。

传统射频前端设备的各功能模块独立设计，CNI系统与雷电系统往往独立设计。线缆连接，空间利用率低，整机体积大，连接关系复杂，附加损耗大，大大降低了设备的可靠性和实用性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种覆盖机载综合射频系统多频域信号的射频前端模组及方法，满足机载CNI射频信号和雷电信号的通道控制要求，可以使得机载综合射频系统在不改变射频硬件的前提下，实现多种通信功能和传输体制动态切换，同时具备组件化、稳定性好和便携的特点。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种覆盖机载综合射频系统多频域信号的射频前端模组，包括高频收发单元、低频控制单元、电源单元和LRM连接器；

所述高频收发单元包括多个射频收发通道，且所述高频收发单元与外部天线系统通过LRM连接器进行交互；

所述低频控制单元用于解析处理外部主控模块的通道开关切换、增益调节控制指令；

所述电源单元用于为整个射频模组上的有源器件提供稳定的电源。

进一步地，该射频前端模组采用组件化设计，将服务于机载CNI系统的高频收发通道封装在一个组件中，定义为常规通道组件，对常规机载CNI系统的中频信号进行上下变频、滤波、增益控制。

进一步地，还包括：将X波段收发通道封装在另一个组件中，定义为雷电专用通道组件，并对X波段雷达电子战信号进行滤波和增益控制；且所述常规通道组件与常规通道组件物理隔离。

进一步地，所述多个射频收发通道，具体包括C波段收发通道、L波段收发通道、HF波段收发通道、UV波段收发通道、S波段收发通道、K/Ka波段收发通道、X波段收发通道。

进一步地，HF波段收发通道、UV波段收发通道、C波段收发通道、S波段收发通道、L波段收发通道均设置标校模块。

进一步地，还包括接口单元和LRM数模混装盲插连接器，该接口单元通过RS422串口、LCMOS离散线进行控制，其中RS422串口接收信道的工作状态，下发射频前端的模式控制指令；LCMOS离散线控制射频模块的收发开关，下发AGC控制指令；利用RS422串口接入DSP芯片，利用LCMOS接入模数转换芯片，用于使该频前端模组具备使用便携性；利用LRM数模混装盲插连接器实现物理连接，模拟信号区和低频数字信号区物理隔离，用于使该频前端模组具有便携的特点。

进一步地，还包括抗烧毁单元，在各波段接收信号时，利用抗烧毁单元进行保护。

进一步地，还包括滞回AGC单元，该射频前端模组的各高频收发通道的增益控制通过滞回AGC单元实现。

一种覆盖机载综合射频系统多频域信号的射频前端模组的控制方法，所述多个射频收发通道均能够单独受控，在受控下能够分别进入常规CNI前端处理模式、并行CNI前端处理模式和雷电信号前端处理模式；

在进入常规CNI前端处理模式后，高频收发通道只有1个通道开启，其余通道关闭节耗，用于常规的单项窄带CNI信号前端处理；

在进入并行CNI前端处理模式后，高频收发通道有多个通道并发开启，用于多项窄带CNI信号前端处理和宽频段CNI信号前端处理；

在进入有雷电信号前端处理模式后，高频收发通道有多个通道按需并发开启，用于宽频段雷电信号前端处理，并行覆盖雷电信号的低频和超高频频段。

进一步地，还包括步骤：将L波段CNI信号进行进一步细分，使其具有LS波段信号通道。

本发明的有益效果包括：

本发明适用于航空系统CNI和雷达电子战领域，用于对各波段机载CNI射频信号、雷电信号进行滤波、增益控制、变频控制。

本发明覆盖机载综合射频系统的HF、UV、L、S、K/Ka、X信号等多波段，满足机载CNI射频信号和雷电信号的通道控制要求，具备增益控制，滤波及上下变频功能。以本射频前端模组作为前端处理设备，可以使得机载综合射频系统在不改变射频硬件的前提下，实现多种通信功能和传输体制动态切换。同时本模组还具备组件化、稳定性好和便携的特点。

本发明针对机载综合射频系统信号体制，优化射频前端电路及模块结构设计，实现对机载综合射频系统多波段的全覆盖，能够减轻重量、降低成本，进一步提升机载综合射频系统的集成度，提高机载综合射频系统前端处理的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的射频前端模组整体架构的示意图；

图2为本发明实施例提供的常规通道组件的示意图；

图3为本发明实施例提供的雷电专用通道组件示意图；

图4为本发明实施例的示意图。

具体实施方式

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

实施例1

如图1～图4所示，一种覆盖机载综合射频系统多频域信号的射频前端模组，包括高频收发单元、低频控制单元、电源单元和LRM连接器；

所述高频收发单元包括多个射频收发通道，且所述高频收发单元与外部天线系统通过LRM连接器进行交互；

所述低频控制单元用于解析处理外部主控模块的通道开关切换、增益调节控制指令；

所述电源单元用于为整个射频模组上的有源器件提供稳定的电源。其中，电源单元主要负责为各功能通道供电，主要包含28V转5V、3.3V、1.8V、1.5V、1.2V的功能，同时各电压之间相互隔离，避免通道电压之间的相互干扰。

实施例2

在实施例1的基础上，该射频前端模组采用组件化设计，将服务于机载CNI系统的高频收发通道封装在一个组件中，定义为常规通道组件，对常规机载CNI系统的中频信号进行上下变频、滤波、增益控制。

实施例3

在实施例2的基础上，还包括：将X波段收发通道封装在另一个组件中，定义为雷电专用通道组件，并对X波段雷达电子战信号进行滤波和增益控制；且所述常规通道组件与常规通道组件物理隔离。雷电专用通道组件主要负责低频到高频的雷电各体制信号的放大、滤波和增益控制，主要包括各体制雷达扫描、各体制电子战预警等功能。考虑到CNI系统在机上的必备性，而雷电系统并不装配于每款机型，同时为了减少信号串扰，所以上述的两个组件设计为物理分离的，可单独装配。在常规机载平台上，可单独装配常规通道组件。在需要雷电的机载平台上，可加装雷电专用通道组件，具备组件化特点，可节约成本、减少射频信号串扰。

实施例4

在实施例1的基础上，所述多个射频收发通道，具体包括C波段收发通道、L波段收发通道、HF波段收发通道、UV波段收发通道、S波段收发通道、K/Ka波段收发通道、X波段收发通道。基于多个射频收发通道，可完成短波信号、超短波、C波段信号、L波段信号、S波段信号、K/Ka波段信号的上下变频、放大、滤波、增益控制，X波段雷电信号的增益控制和滤波放大。

实施例5

在实施例4的基础上，HF波段收发通道、UV波段收发通道、C波段收发通道、S波段收发通道、L波段收发通道均设置标校模块。

实施例6

在实施例1的基础上，还包括接口单元和LRM数模混装盲插连接器，该接口单元通过RS422串口、LCMOS离散线进行控制，其中RS422串口接收信道的工作状态，下发射频前端的模式控制指令；LCMOS离散线控制射频模块的收发开关，下发AGC控制指令；利用RS422串口接入DSP芯片，利用LCMOS接入模数转换芯片，用于使该频前端模组具备使用便携性；利用LRM数模混装盲插连接器实现物理连接，模拟信号区和低频数字信号区物理隔离，用于使该频前端模组具有便携的特点。

实施例7

在实施例1的基础上，还包括抗烧毁单元，具有1W的抗烧毁功率，在各波段接收信号时，利用抗烧毁单元进行保护。

实施例8

在实施例1的基础上，还包括滞回AGC单元，该射频前端模组的各高频收发通道的增益控制通过滞回AGC单元实现。

实施例9

一种覆盖机载综合射频系统多频域信号的射频前端模组的控制方法，所述多个射频收发通道均能够单独受控，在受控下能够分别进入常规CNI前端处理模式、并行CNI前端处理模式和雷电信号前端处理模式；

在进入常规CNI前端处理模式后，高频收发通道只有1个通道开启，其余通道关闭节耗，用于常规的单项窄带CNI信号前端处理；

在进入并行CNI前端处理模式后，高频收发通道有多个通道并发开启，用于多项窄带CNI信号前端处理和宽频段CNI信号前端处理；

在进入有雷电信号前端处理模式后，高频收发通道有多个通道按需并发开启，用于宽频段雷电信号前端处理，并行覆盖雷电信号的低频和超高频频段。

本发明方法中，射频前端模组的信号流可以分为CNI和雷电两个进行描述。射频前端模组的CNI信号流如下：机载控制系统产生CNI各体制的基带信号，基带信号进入射频前端模组的常规通道组件，在组件内进行信号的增益控制、滤波与上下变频，最终输出射频信号，由天线系统辐射出去。其中外部设备的增益控制与上下变频的指令，均通过接口转换组件接收。射频前端模组的雷电信号流如下：机载控制系统产生雷电各体制的基带信号，例如连续波雷达信号，基带信号进入射频前端模组的雷电专用通道组件，在组件内进行信号的增益控制、滤波，最终输出射频信号，由天线系统辐射出去。其中外部设备的增益控制与上下变频的指令，均通过接口转换组件接收。

雷电专用通道组件内部不对信号做变频操作，雷电信号的频率变换通常在射频前端之前通过数字变频方式完成。

本发明实施例射频前端模组可以满足机载多种CNI信号和雷电信号的前端处理需求，包括雷电功能需求，包括短波话音、超短波话音数传、S卫通、K/Ka卫通、塔康、询问应答、ATC、ADS-B、AIS、雷达侦察、电子预警等。

实施例10

在实施例9的基础上，还包括步骤：将L波段CNI信号进行进一步细分，使其具有LS波段信号通道。

如图1所示，为本发明实施例提供的射频前端模组的整体架构示意图。外部设备产生的基带模拟信号，通过LRM连接器中的射频端口，进入射频前端模组。外部设备产生的增益控制和滤波控制指令，通过LRM连接器中的低频端口，进入射频前端模组。基带模拟信号进入各波段收发通道进行前端处理，处输出处理后的射频信号到天线系统，完成整个射频前端模组的处理功能。

在本发明实施例中，以短波信号为例，机载任务系统产生短波话音基带AM调制信号，该调制信号将通过射频开关SW12进入射频开关SW10，流向AM信号窄带滤波器，流向检波器，通过后续的低噪声放大器和滤波器，经由射频开关SW11和SW12输出到外部天线系统。

在以短波为例的信号流向中，滤波器的中心频率和带宽、低噪声放大器的增益、各射频开关的状态均由外部设备通过LRM连接器输入进来。其他波段的信号也类似于短波信号，经由射频前端模组进行增益控制、通道选择、滤波器设定。

需要说明的是，在本发明权利要求书中所限定的保护范围内，以下实施例均可以从上述具体实施方式中，例如公开的技术原理，公开的技术特征或隐含公开的技术特征等，以合乎逻辑的任何方式进行组合和/或扩展、替换。

描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的方法。

作为另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。

除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。