机载分布式综合射频传感器系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010499749.0 (22)申请日 2020.06.04 (71)申请人 北京通广龙电子科技有限公司 地址 100094 北京市海淀区丰慧中路7号新 材料创业大厦11A (72)发明人 颜滨杨威 (74)专利代理机构 北京中誉威圣知识产权代理 有限公司 11279 代理人 周际王芊雨 (51)Int.Cl. G01S 13/02(2006.01) H01Q 1/22(2006.01) H01Q 21/00(2006.01) (54)发明名称 机载分布式综合射频传感器系统。

2、 (57)摘要 本发明公开了一种机载分布式综合射频传 感器系统， 其包括： 多个有源天线单元、 综合信号 及信息处理机架。 多个有源天线单元， 采用分布 式布局， 所述有源天线单元用于实现无线电信号 收发处理， 并且将接收的无线电信号转化为数字 信号， 其中所述无线电信号包括： 雷达信号、 电子 战信号、 通信导航识别信号； 综合信号及信息处 理机架的传输接口与所述有源天线单元的传输 接口相连， 用于接收并处理所述有源天线单元传 输的数字信号。 该机载分布式综合射频传感器系 统能够简化系统结构， 可以对雷达、 电子战以及 通信导航识别信号资源进行良好的动态分配， 有 利于系统资源的综合利用。 。

3、权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 111665492 A 2020.09.15 CN 111665492 A 1.一种机载分布式综合射频传感器系统， 其特征在于， 包括： 多个有源天线单元， 采用分布式布局， 所述有源天线单元用于实现无线电信号收发处 理， 并且将接收的无线电信号转化为数字信号， 其中所述无线电信号包括： 雷达信号、 电子 战信号、 通信导航识别信号； 以及 综合信号及信息处理机架， 其传输接口与所述有源天线单元的传输接口相连， 用于接 收并处理所述有源天线单元传输的数字信号。 2.如权利要求1所述的机载分布式综合射频传感器系统， 其特征在于， 所述有源天线单 元包括。

4、： 有源相控阵天线， 采用数字相控阵体制， 用于将接收到的雷达信号、 电子战信号和通信 导航识别信号进行射频处理以及数字化处理后传输至所述综合信号及信息处理机架。 3.如权利要求1所述的机载分布式综合射频传感器系统， 其特征在于， 所述有源天线单 元包括： 有源相控阵天线， 采用模拟相控阵体制， 用于将接收到的雷达信号、 电子战信号和通信 导航识别信号进行射频处理以及移相处理； 以及 数字化处理单元， 与所述有源相控阵天线相连， 用于将所述有源相控阵天线处理后的 信号进行模数转换， 得到的数字信号传输至所述综合信号及信息处理机架。 4.如权利要求1所述的机载分布式综合射频传感器系统， 其特征在。

5、于， 所述有源天线单 元包括： 无源天线， 用于接收通信导航识别信号以及电子战信号； 射频处理单元， 与所述无源天线相连， 用于对所述无源天线接收的无线电信号进行射 频处理； 以及 数字化处理单元， 与所述射频处理单元相连， 用于对所述射频处理单元处理后的无线 电信号进行模数转换， 得到的数字信号传输至所述综合信号及信息处理机架。 5.如权利要求1所述的机载分布式综合射频传感器系统， 其特征在于， 所述综合信号及 信息处理机架包括： 信号处理模块， 用于完成雷达信号、 电子战信号、 通信导航识别信号的调制解调以及编 码解码处理； 以及 信息处理模块， 用于完成雷达、 电子战、 通信导航识别功能。

6、的目标指示、 图像处理、 态势 分析、 威胁告警、 链路消息格式处理。 6.如权利要求5所述的机载分布式综合射频传感器系统， 其特征在于， 所述综合信号及 信息处理机架还包括： 时钟模块， 与所述信号处理模块相连， 用于给所述信号处理模块提供精准时钟， 并提供 授时功能。 7.如权利要求6所述的机载分布式综合射频传感器系统， 其特征在于， 所述综合信号及 信息处理机架还包括： 控制模块和电源模块， 所述控制模块和所述电源模块均与所述信号 处理模块、 所述信息处理模块、 所述时钟模块相连， 所述控制模块用于管理所述信号处理模块、 所述信息处理模块、 所述时钟模块以及所 述电源模块， 包括参数配置。

7、、 故障检测、 功能重构； 所述控制模块还用于实现网络交换功能， 为所述信号处理模块和所述信息处理模块提供数据分发处理通道； 以及 权利要求书 1/2 页 2 CN 111665492 A 2 所述电源模块还与所述控制模块相连， 用于为所述信号处理模块、 所述信息处理模块、 所述时钟模块以及所述控制模块进行供电。 8.如权利要求1所述的机载分布式综合射频传感器系统， 其特征在于， 所述传输接口为 数字光纤总线传输接口。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111665492 A 3 机载分布式综合射频传感器系统 技术领域 0001 本发明是关于无线通信技术领域， 特别是关于一种机载分布式综合射频。

8、传感器系 统。 背景技术 0002 在现有的航空飞行器中的综合射频传感器系统采用综合一体化设计思想， 对雷 达、 电子战、 通信导航识别进行统一设计。 0003 现有的综合射频传感器系统采用天线/天线阵、 射频处理机架、 综合核心处理机架 三级结构。 发明人发现现有的综合射频传感器系统具有以下缺点。 0004 一、 现有的综合射频传感器系统包括数十种天线/天线阵、 几个射频处理机架和一 个综合核心处理机架。 每个射频处理机架或者综合核心处理机架又由几十个不同功能的模 块组成， 导致系统组成庞大且复杂。 0005 二、 现有的综合射频传感器系统仅实现了雷达、 电子战、 通信导航识别内部的通用 化。

9、处理。 在不同的任务阶段， 雷达、 电子战、 通信导航识别对处理资源的要求具有明显差异 性， 由于三种功能之间不具备资源相互调度能力， 导致系统内的处理资源不能够被充分利 用。 0006 三、 现有的综合射频传感器系统需要多种射频传输线、 低频传输线、 光纤传输线以 满足不同设备之间的信号传输要求。 导致设备间彼此接口种类形式繁多， 关系错综复杂。 传 输线之间存在相互干扰， 加剧系统电磁兼容效果恶化。 0007 四、 现有的综合射频传感器系统由于采用高度综合技术， 实现了射频的宽带化处 理， 大量高端高性能元器件的使用导致系统的体积重量上升， 功耗加大， 随之而来的还有系 统成本急剧上升。 。

10、系统的散热能力成为重要问题， 如果不能有效解决， 设备长时间工作在高 温环境下， 将导致系统的可靠性降低。 0008 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解， 而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。 发明内容 0009 本发明的目的在于提供一种机载分布式综合射频传感器系统， 其能够简化系统结 构， 可以对雷达、 电子战以及通信导航识别信号进行良好的动态分配， 有利于系统资源的综 合利用。 0010 为实现上述目的， 本发明提供了一种机载分布式综合射频传感器系统， 其包括： 多 个有源天线单元、 综合信号及信息处理机架。 多。

11、个有源天线单元， 采用分布式布局， 所述有 源天线单元用于实现无线电信号收发处理， 并且将接收的无线电信号转化为数字信号， 其 中所述无线电信号包括： 雷达信号、 电子战信号、 通信导航识别信号； 综合信号及信息处理 机架的传输接口与所述有源天线单元的传输接口相连， 用于接收并处理所述有源天线单元 传输的数字信号。 说明书 1/5 页 4 CN 111665492 A 4 0011 在本发明的一实施方式中， 所述有源天线单元包括： 有源相控阵天线， 采用数字相 控阵体制， 用于将接收到的雷达信号、 电子战信号和通信导航识别信号进行射频处理以及 数字化处理后传输至所述综合信号及信息处理机架。 0。

12、012 在本发明的一实施方式中， 所述有源天线单元包括： 有源相控阵天线和数字化处 理单元。 有源相控阵天线采用模拟相控阵体制， 用于将接收到的雷达信号、 电子战信号和通 信导航识别信号进行射频处理以及移相处理； 数字化处理单元与所述有源相控阵天线相 连， 用于将所述有源相控阵天线处理后的信号进行模数转换， 得到的数字信号传输至所述 综合信号及信息处理机架。 0013 在本发明的一实施方式中， 所述有源天线单元包括： 无源天线、 射频处理单元和数 字化处理单元。 无源天线用于接收通信导航识别信号以及电子战信号； 射频处理单元与所 述无源天线相连， 用于对所述无源天线接收的无线电信号进行射频处理。

13、； 数字化处理单元 与所述射频处理单元相连， 用于对所述射频处理单元处理后的无线电信号进行模数转换， 得到的数字信号传输至所述综合信号及信息处理机架。 0014 在本发明的一实施方式中， 所述综合信号及信息处理机架包括： 信号处理模块和 信息处理模块。 信号处理模块用于完成雷达信号、 电子战信号、 通信导航识别信号的调制解 调以及编码解码处理。 信息处理模块用于完成雷达、 电子战、 通信导航识别功能的目标指 示、 图像处理、 态势分析、 威胁告警、 链路消息格式处理。 0015 在本发明的一实施方式中， 所述综合信号及信息处理机架还包括时钟模块， 其与 所述信号处理模块相连， 用于给所述信号处。

14、理模块提供精准时钟， 并提供授时功能。 0016 在本发明的一实施方式中， 所述综合信号及信息处理机架还包括： 控制模块和电 源模块， 所述控制模块和所述电源模块均与所述信号处理模块、 所述信息处理模块、 所述时 钟模块相连， 所述控制模块用于管理所述信号处理模块、 所述信息处理模块、 所述时钟模块 以及所述电源模块， 包括参数配置、 故障检测、 功能重构； 所述控制模块还用于实现网络交 换功能， 为所述信号处理模块和所述信息处理模块提供数据分发处理通道； 所述电源模块 用于为所述信号处理模块、 所述信息处理模块、 所述时钟模块以及所述控制模块进行供电。 0017 在本发明的一实施方式中， 所。

15、述传输接口为数字光纤总线传输接口。 0018 与现有技术相比， 根据本发明的机载分布式综合射频传感器系统将现有的三级结 构精简为两级结构， 将原有的射频处理机架功能进行拆分， 其射频处理部分通过小型化与 天线/天线阵整合形成有源天线单元， 信号处理部分与综合核心处理机架整合， 形成综合信 号及信息处理机架； 在系统调整为两级架构之后， 综合信号及信息处理机架将按照同时能 够满足雷达、 电子战、 通信导航识别的要求进行设计， 根据不同的任务阶段， 动态分配处理 资源给三种功能使用， 充分利用系统内的处理资源， 实现节能降耗； 并且采用统一的光纤接 口， 光纤通信具有容量大、 速度快且保密性强的特。

16、点， 而且抗干扰能力强， 不容易受到外界 信号的干扰； 采用光纤统一系统内各设备的接口， 优化传输线布局， 并具有良好的电磁兼容 性效果； 并且本发明结合当前射频集成化技术的发展， 在对系统进行射频综合化设计的同 时， 充分考虑射频芯片化技术。 射频芯片化具有显著的体积小、 重量轻特点， 能够为系统的 减重降耗做出重要贡献。 同时量产的射频处理芯片能够满足系统低成本的设计要求。 说明书 2/5 页 5 CN 111665492 A 5 附图说明 0019 图1是根据本发明一实施方式的机载分布式综合射频传感器系统的结构组成； 0020 图2是根据本发明一实施方式的综合信号及信息处理机架的结构组成。

17、。 具体实施方式 0021 下面结合附图， 对本发明的具体实施方式进行详细描述， 但应当理解本发明的保 护范围并不受具体实施方式的限制。 0022 除非另有其它明确表示， 否则在整个说明书和权利要求书中， 术语 “包括” 或其变 换如 “包含” 或 “包括有” 等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分， 而并未排除其它元 件或其它组成部分。 0023 为了克服现有技术的问题， 本发明提供了一种机载分布式综合射频传感器系统。 图1是根据本发明一实施方式的机载分布式综合射频传感器系统。 0024 该机载分布式综合射频传感器系统包括采用分布式布局的多个有源天线单元10 以及集中式布局的综合信号及信息。

18、处理机架11。 0025 有源天线单元10用于实现无线电信号收发处理。 综合信号及信息处理机架11采用 集中化处理， 用于完成信号处理与信息处理。 二者之间通过统一的高速数字光纤总线传输 接口实现互联。 0026 在有源天线单元10中， 具有天线阵。 天线阵可以是有源天线或无源天线。 有源天线 可以为一维或二维有源相控阵天线， 通常应用在雷达、 电子战和通信导航识别功能上。 有源 相控阵天线内部具有完整的射频处理功能， 根据处理的方式不同又可以分为数字相控阵体 制和模拟相控阵体制。 采用模拟相控阵体制的天线在完成射频处理后， 进行数字化处理。 无 源天线是指不带有任何有源器件的天线， 主要包括。

19、应用在通信导航识别功能的全向辐射天 线和应用在电子战功能的定向侦察测向天线。 0027 数字相控阵体制的天线完成相关天线算法后可直接通过高速数字光纤总线传输 接口将采集数据传输到综合信号及信息处理机架11内， 完成后续的信号处理和信息处理。 在一实施方式中， 所述有源天线单元包括： 有源相控阵天线， 采用数字相控阵体制， 用于将 接收到的雷达信号和通信导航识别信号进行射频处理以及数字化处理后传输至所述综合 信号及信息处理机架。 0028 采用模拟相控阵体制的天线则需要在完成射频处理和移相处理后， 增加数字化处 理硬件， 将模拟信号转换成数字信号， 再通过高速数字光纤总线接口输出数据。 在一实施。

20、方 式中， 所述有源天线单元包括： 有源相控阵天线和数字化处理单元。 有源相控阵天线采用模 拟相控阵体制， 用于将接收到的雷达信号、 电子战信号和通信导航识别信号进行射频处理 以及移相处理； 数字化处理单元与所述有源相控阵天线相连， 用于将所述有源相控阵天线 处理后的信号进行模数转换， 得到的数字信号传输至所述综合信号及信息处理机架。 0029 无源天线的处理方案是将天线与射频处理以及数字采样等功能进行结构一体化 设计， 在物理形态上形成一个完整的有源天线单元10， 该单元具有完备的无线电收发处理 功能， 数字采样后形成的数字信号通过高速数字光纤总线接口输出。 在一实施方式中， 有源 天线单元。

21、包括： 无源天线、 射频处理单元和数字化处理单元。 无源天线用于接收通信导航识 别信号以及电子战的定向侦察测向信号； 射频处理单元与所述无源天线相连， 用于对所述 说明书 3/5 页 6 CN 111665492 A 6 无源天线接收的无线电信号进行射频处理； 数字化处理单元用于对所述射频处理单元处理 后的无线电信号进行模数转换， 得到的数字信号传输至所述综合信号及信息处理机架。 0030 综合信号及信息处理机架11主要完成雷达、 电子战、 通信导航识别信号级和信息 级业务处理。 如图2所示， 在本实施方式中， 综合信号及信息处理机架11包括五种类型的功 能模块： 信号处理模块11a、 信息处。

22、理模块11b、 电源模块11c、 时钟模块11d以及控制模块 11e。 每种类型的模块的数量可根据具体要求灵活配置。 信号处理模块11a主要完成雷达、 电 子战、 通信导航识别功能的调制解调、 编码解码等波形处理。 信息处理模块11b主要完成雷 达、 电子战、 通信导航识别功能的目标指示、 图像处理、 态势分析、 威胁告警、 链路消息格式 处理等。 电源模块11c主要实现对各个功能模块的供电输出， 时钟模块11d主要用于给信号 处理模块11a提供高精度高稳定的时钟输出， 并提供授时功能。 控制模块11e主要用于管理 其它功能模块， 包括参数配置、 故障检测、 功能重构等； 同时具备网络交换功能。

23、， 为信号处理 模块11a和信息处理模块11b提供数据分发处理通道。 0031 综上， 根据本实施方式的机载分布式综合射频传感器系统将现有的三级结构精简 为两级结构， 将原有的射频处理机架功能进行拆分， 其射频处理部分通过小型化与天线/天 线阵整合， 形成有源天线单元10， 信号处理部分与综合核心处理机架整合， 形成综合信号及 信息处理机架； 在系统调整为两级架构之后， 综合信号及信息处理机架11将按照同时能够 满足雷达、 电子战、 通信导航识别的要求进行设计， 根据不同的任务阶段， 动态分配处理资 源给三种功能使用， 充分利用系统内的处理资源， 实现节能降耗； 并且采用统一的光纤接 口， 光。

24、纤通信具有容量大、 速度快且保密性强的特点， 而且抗干扰能力强， 不容易受到外界 信号的干扰。 采用光纤统一系统内各设备的接口， 优化传输线布局， 并具有良好的电磁兼容 性效果。 并且本实施方式中结合当前射频集成化技术的发展， 在对系统进行射频综合化设 计的同时， 充分考虑射频芯片化技术。 射频芯片化具有显著的体积小、 重量轻特点， 能够为 系统的减重降耗做出重要贡献。 同时， 量产的射频处理芯片能够满足系统低成本的设计要 求。 0032 本领域内的技术人员应明白， 本申请的实施例可提供为方法、 系统、 或计算机程序 产品。 因此， 本申请可采用完全硬件实施例、 完全软件实施例、 或结合软件和。

25、硬件方面的实 施例的形式。 而且， 本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机 可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、 光学存储器等)上实施的计算机程序产 品的形式。 0033 本申请是参照根据本申请实施例的方法、 设备(系统)、 和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。 应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流 程和/或方框、 以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。 可提供这些计算机程序 指令到通用计算机、 专用计算机、 嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产 生一个机器， 使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的。

26、处理器执行的指令产生用于实 现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 0034 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中， 使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品， 该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。 说明书 4/5 页 7 CN 111665492 A 7 0035 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理， 从而在计算机或 。

27、其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 0036 前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。 这些描述 并非想将本发明限定为所公开的精确形式， 并且很显然， 根据上述教导， 可以进行很多改变 和变化。 对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应 用， 从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及 各种不同的选择和改变。 本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。 说明书 5/5 页 8 CN 111665492 A 8 图1 图2 说明书附图 1/1 页 9 CN 111665492 A 9 。