[發明專利]一種新型TCAS本振源設計方法

無效

• 申請號: 200910218974.6
• 申請日: 2009-11-16
• 公開（公告）號: CN102062859A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 史忠科;李超
• 申請（專利權）人: 西安費斯達自動化工程有限公司
• 主分類號: G01S13/93
• 分類號: G01S13/93;G08G5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種小型的機載防撞系統，屬于空中交通管理和空中交通安全領域。

背景技術

飛機上的防撞系統，美國航空體系稱為空中交通預警和防撞系統(以下簡稱TCAS)，歐洲航空體系稱為機載防撞系統，兩者的含義、功能是一致的，而且組成也基本相似，因此本發明申請說明書以TCAS為技術背景進行描述。

經過多年的發展，TCAS系統已發展出多種型號，如：TCAS?I、TCAS?II、TCAS?III、TCAS?IV。其中TCAS?II目前應用最為廣泛，它可以給飛機駕駛員提供以不同顏色和形狀顯示臨近飛機的相對高度、距離、方位、上升/下降狀態等信息的交通提示(TA)和顯示俯仰通道改變、姿態保持、高度保持等信息的解決方式(RA)。其他更高版本型號體系結構以TCAS?II為基礎，只是在功能上略有差別。

在現有的TCAS系統中，TCAS收發機和S模式應答機是分離的，因此，它們具有各自的本振源。TCAS收發機的本振源為1030MHZ，S模式應答機的本振源為1090MHZ。對于這中甚高頻的微波振蕩源，現有TCAS采用表面聲波振蕩器來直接產生。以S模式應答機為例，表面聲波振蕩器(SAW)產生1090±0.2MHZ的信號，該信號的功率電平為10毫瓦分貝左右。振蕩器的輸出加到兩個緩沖放大器以產生100毫瓦(20毫瓦分貝)的等幅波輸出。該20毫瓦分貝信號分作兩路：一路經過本振濾波和4分貝衰減后作為本振信號與接收信號混頻；另一路信號經多級放大后與脈沖輸入進行脈沖調制，再經放大后進行發送。TCAS收發機的本振與S模式應答機的本振工作原理一致。不同的是發射機將基準提供的峰值為61dBm的信號放大，三次放大之后被用于脈沖幅值調制(PAM)。

對TCAS系統的收發原理及過程分析后，可知TCAS收發機與S模式應答機不在同一時刻工作，即不會同時使用本振源；因此，這種導致設備成本提高、體積增大等問題的雙本振源設計是可簡化的。

發明內容

為了克服現有雙本振源設計成本高、體積大的缺點，本發明利用多環和混頻鎖相技術設計并提供了一種可替代原雙本振源的可快速變頻的新型TCAS本振源；

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：采用多環和混頻鎖相的方法來實現TCAS本振源。該方案主要由大步進頻率產生單元，小步進頻率產生單元，混頻鎖相環和控制電路四個部分組成；大步進頻率產生單元由單環鎖相環產生頻率范圍為904～1204MHz，步進為2MHz的信號，該信號作為混頻鎖相環的本振信號；小步進頻率產生單元由小步進鎖相環的輸出信號通過分頻后產生頻率范圍為46～48MHz，步進為2.5KHz的信號，該信號作為混頻鎖相環的參考信號；在混頻鎖相環中，為了防錯鎖采用了簡單可靠的防錯鎖電路，該電路主要由有源環路濾波器和加法器組成；同時，通過控制器控制鎖相環分頻器的分頻比例來使頻率合成器穩定的輸出1030M赫茲和1090M赫茲信號，并可快速的在兩者之間切換。

本發明的有益效果是，通過使用上述多環和混頻鎖相技術，可以產生950～1250MHz范圍內任何步進大于10kHz的頻率。因此，只需要設置不同的分頻比，就要以實現想要的頻率。本方案只使用一個鎖相環就可以提供按要求交替工作在1030M赫茲和1090M赫茲頻率的高穩定度的本振源，與原雙本振源相比，它具有成本低，結構簡化，穩定度高等優點。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的實現方案。

圖2是小步進頻率產生單元構成。

圖3是混頻鎖相環原理圖。

具體實施方式

本發明采用多環和混頻鎖相的方法來實現TCAS本振源。該方案主要由大步進頻率產生單元，小步進頻率產生單元，混頻鎖相環和控制電路四個部分組成，整個系統方案如圖1所示。

大步進頻率產生單元由單環鎖相環產生頻率范圍為904～1204MHz，步進為2MHz的信號，該信號作為混頻鎖相環的本振信號；小步進頻率產生單元由小步進鎖相環的輸出信號通過分頻后產生頻率范圍為46～48MHz，步進為2.5KHz的信號，該信號作為混頻鎖相環的參考信號；在混頻鎖相環中，為了防錯鎖采用了簡單可靠的防錯鎖電路，該電路主要由有源環路濾波器和加法器組成。