专利名称：弹载相参多站触发工作脉冲应答机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应答机，尤其涉及一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机。
背景技术：
星载、弹载应答机的研制成功，是对航天领域测控技术的发展和深化。星载、弹载应答机直接有效配合解决卫星、飞船的轨迹定位、姿态定位及对各种型号导弹飞行试验轨迹的测量和对其精度的跟踪评定，为不同型号导弹试验定型，起到了关键作用。应答机接收、转发技术已根据不同载体要求，不同频率威力等在地面电子设备和民航飞机中，得到较为有广泛的应用。但是作为星载、弹载应答机有其特殊的意义和特别严格的要求。其一，作为航天领域的配套电子设备存在技术和可靠性，环境适应性等的风险，众所周知，一颗卫星的造价须在上亿左右，加上发射设备(包括运载火箭)、测控设备等费用
接近二亿左右。一艘飞船的成本更是需要高昂的代价，即使一枚导弹，通常也要5000万左右。那么对应答机的各种技术参数，威力，不但要技术品质优秀，更主要的是高稳定度的可靠性和特殊环境的适应性。
发明内容
所要解决的技术问题针对以下问题
①小型化弹载相参多站触发脉冲应答机体积小、重量轻是一项关键技术，特别是轻型导弹，其尺寸lXhXD彡125X 110X72mm，重量彡I. 6Kg。还要求发射功率彡100W，占空占达4%。，工作模式复杂，多站触发工作，自适应变脉冲宽度、全相参。②上、下行作用距离匹配，而且较远，要求应答机接收灵敏度高，发射功率大。③必须全相参体制，本振信号杂波抑制度高、抗机内外干扰性能高、隔离大等一系列技术问题。④多站工作(雷达链)时序同步控制的设计，多站相互制约、盲区(恢复时间)的选定，采用软件编程解决自适应变脉宽及精确的延时和时序同步控制。⑤环境适应性必须满足温度(高低温)要求，同时要求耐冲击震动。本发明提供了一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机及其控制系统。本发明是适合星载、船载(飞船)、弹载全相参多站工作适应不同脉冲宽度变化的通用应答机。技术方案为了解决以上问题本发明提供了一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，其特征在于包括微波单元模块、终端控制模块；微波单元模块完成信号低噪声接收放大、下变频至中频输出至终端控制模块，将终端控制模块中的中频信号上变频至射频脉冲信号，并将射频脉冲信号进行功率放大。所述的微波单元模块包括接收信道、发射信道；在一个工作周期上，信号还没有到来时，接收信道处于工作状态，发射信道处于关闭状态；当终端控制模块根据中频的检波信号判断收到信号后，关闭接收信道，打开发射信道，当一个工作周期完成后发射信道关闭，接收信道打开。
所述的接收信道包括双工器、预选器、限幅收开关、LNA、混频、本振功分器；发射信道包括本振功分器、上变频、边带通滤波器、发开关、时控固态功放、双工器；
输入的微波接收信号经微波单元模块中的双工器的接收信道送至预选器，滤除不需要的杂散信号，选择需要的接收频率信号，输出送至限幅收开关器后，输出，经LNA低噪声放大后，送至混频器，与本振功分器送来的微波信号下变频至中频信号，送至终端控制模块；来自终端控制模块的中频信号，送给微波单元模块中的上变频器，与本振功分器送来的微波信号上变频至所需的发射频率信号，经前置放大后送给边带滤波器，滤除不需要的杂散信号，选择所需的发射频率信号后送到发开关，经发开关调制后的信号送到时控固态功放，将发射信号放大到需要的功率电平，送至双工器的发射信道输出。所述的双工器高性能收发隔离度的收发信道公用器件；
预选器高Q值的带通滤波器器件，作为接收信道预选器，选择所需接收频率信号，抑制干扰信号；
限幅收开关微波限幅PIN开关器件；
LNA :微波集成电路，用于实现微波信号低噪声放大；
混频器微波电路器件，用于将输入的微波信号及本振源产生的微波信号下变频至中频信号，送至终端控制单元；
上变频器微波电路器件，用于将输入中频信号及本振微波信号变频至所需的发射频率信号；
边带滤波器高Q值的带通滤波器器件，作为发射信道选频器，选择所需发射频率信号，抑制干扰信号；
本振功分器本振为一个微波自激振荡源，功分器为一微带电路；
发开关采用高隔离度的微波PIN器件；
时控固态功放是集成微波固态功放，发射时隙工作，其他时间休止。所述的终端控制模块包括第一选通中放模块、数字信号处理机终端控制模块、第二选通中放模块、电源模块，电源模块用于提供电源；
所述的第一选通中放模块它是个集成放大器印制板电路单元，电路间的连接为印制线连接，用于对接收信号的动态压缩和接收信道链路增益；
所述的第二选通中放模块它是个集成放大器印制板电路单元，电路间的连接为印制线连接，用于将信号放大到上变频器所需的功率电平；
数字信号处理机终端控制模块用于完成中频信号高速采样，存储延时功能，同时产生微波收发开关、收发信道时隙、时控固态功放、第一第二选通中放模块所需的时序同步控制脉冲、及灵敏度遥测与功率遥测电平；
输入的微波信号及本振源产生的微波信号下变频至中频信号后送至第一选通中放模块进行动态压缩放大，再通过数字信号处理机终端控制模块处理后送到第二选通中放模块进行信号放大到微波单元模块所需的电平，然后再送给微波单元模块
所述的数字信号处理机终端控制模块包括A/D变换单元、数字滤波、FPGA存储器、D/A变换单元、遥测电路；
在采样时钟和脉冲检测信号的控制下，A/D变换单元对输入信号进行采样，并经数字滤波后输出的数据直接送给FPGA存储器进行存储，FPGA存储器完成数据的存储，也就是延时功能，即为应答机延时时间，数据经FPGA存储器处理后送给D/A变换单元，经D/A变换单元转变成模拟信号后送给下行发射信道。A/D变换后的数字中频检波信号经判断后送给遥测电路处理后输出，作为灵敏度遥测电平信号。所述的遥测电路时控固态功放中的峰检输出及数字信号处理机终端控制模块中的数字中频检波信号均送至遥测电路，经遥测电路处理后输出作为功率遥测电平和灵敏度遥测电平信号。有益效果本发明应答机具有可靠性高、环境适应性强、耐冲击振动、自适应变脉宽，适应多种工作模式，增强抗干扰能力。具有灵敏度高、发射功率大，使我国应答机技术又迈进一步，为军用民用开拓了广阔的道路，同时又为应答机的进一步发展奠定了设计、制造、工艺更好的基础，将产生良好的经济和社会效益。
图I为本发明应答机的组成原理框具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细地说明。如图I所示，一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，包括微波单元模块、终端控制模块；微波单元模块完成信号低噪声接收放大、下变频至中频输出至终端控制模块，将终端控制模块中的中频信号上变频至射频脉冲信号，并将射频脉冲信号进行功率放大，以满足整机发射脉冲功率要求。所述的微波单元模块包括接收信道、发射信道；
所述的接收信道包括双工器、预选器、限幅收开关、LNA、混频、本振 功分器。所述的发射信道包括本振功分器、上变频、边带滤波器、发开关、时控固态功放、 双工器。输入的微波接收信号经微波单元模块中的双工器的接收信道送至预选器，滤除不需要的杂散信号，选择需要的接收频率信号，输出送至限幅收开关器后，输出，经LNA低噪声放大后，送至混频器，与本振功分器送来的微波信号下变频至中频信号，送至终端控制模块；来自终端控制模块的中频信号，送给微波单元模块中的上变频器，与本振功分器送来的微波信号上变频至所需的发射频率信号，经前置放大后送给边带滤波器，滤除不需要的杂散信号，选择所需的发射频率信号后送到发开关，经发开关调制后的信号送到时控固态功放，将发射信号放大到需要的功率电平，送至双工器的发射信道输出。所述的接收通道高频部份采用干扰抑制、低噪声放大。电路设计制造采用微波集成、微组装工艺技术，信号接口采用微波互连技术，中频60MHz采样变成数字接收机，采用大规模集成电路完成信号处理、存储及信号延时、自适应变脉宽等。所述的发射通道采用微波固态发射机，功率大、占空比高。它由集成化功率放大器组成，输出脉冲峰值功率为100W以上，重复频率达3. 3KHZ。双工器具有高性能收发隔离度的收发信道公用器件。
预选器高Q值的带通滤波器器件，作为接收信道预选器，选择所需接收频率信号，抑制干扰信号。限幅收开关微波限幅PIN开关器件，具有足够高的开关隔离度，并限幅大功率微波信号，保护LNA不被烧损。LNA :微波集成电路,实现微波信号低噪声放大。
混频器微波电路器件，将输入的微波信号及本振源产生的微波信号下变频至中频信号，送至终端控制模块的第一选通中放模块进行动态压缩放大到满足A/D变换器输入电平的要求。A/D变换器的输出送到数字信号处理机终端控制模块，经该模块的D/A变换后的信号再送到第二选通中放模块，将信号放大到上变频器所需的电平，送给微波单元模块中的上变频器。本振功分器本振为一个微波自激振荡源，功分器为一微带电路。上变频器微波电路器件，将输入中频信号及本振微波信号变频至所需的发射频率信号，经前置放大、边带通滤波器滤除杂散信号送到发开关调制。边带滤波器高Q值的带通滤波器器件，作为发射信道选频器，选择所需发射频率信号，抑制干扰信号。发开关具有足够高开关隔离度的微波PIN器件。经调制后的信号送到时控固态功放，将发射信号放大到需要的功率电平送至双工器输出。时控固态功放是集成微波固态功放，发射时隙工作，其他时间休止。时控固态功放中的峰检输出及数字信号处理机终端控制模块中的数字中频检波信号均送至该模块中的遥测电路，经处理后的输出作为功率遥测及灵敏度遥测信号。所述的终端控制模块包括第一选通中放模块、数字信号处理机终端控制模块、第二选通中放模块、电源模块。电源模块提供整机各模块所需的电源。所述的第一选通中放模块它是个集成放大器印制板电路单元，电路间的连接为印制线连接，它的功能是对接收信号的动态压缩和接收信道链路增益。所述的第二选通中放模块它是个集成放大器印制板电路单元，电路间的连接为印制线连接，它的功能是将信号放大到上变频器所需的功率电平。如图I所示，数字信号处理机终端控制模块包括A/D变换单元、数字滤波、FPGA存储器、D/A变换单元、遥测电路。数字信号处理机终端控制模块完成中频信号高速采样，存储延时功能并产生满足应答机整机时序要求的各种同步控制信号及灵敏度遥测与功率遥测信号。它主要完成中频信号的A/D(D/A)变换，存储延时功能，同时产生微波收发开关、收发信道时隙、时控功放、第一第二选通中放模块等电路所需的时序同步控制脉冲、及灵敏度遥测与功率遥测电平。数据采集存储时序控制产生原理在采样时钟和脉冲检测信号的控制下，A/D变换单元对输入信号进行采样，并经数字滤波后输出的数据直接送给FPGA存储器进行存储，FPGA存储器主要完成数据的存储，也就是延时功能，即为应答机延时时间。延时时间长短根据任务要求确定。数据经FPGA存储器处理后送给D/A变换单元，经D/A变换单元转变成模拟信号后送给下行发射信道。同步时序控制脉冲的产生应答机收到一个信号，并把该信号转发出去为应答机的一个工作周期。在应答机的一个工作周期上，信号还没有到来时，接收信道处于工作状态，发射信道处于关闭状态；当应答机数字信号处理终端根据中频的检波信号判断收到信号后，关闭接收信道，打开发射信道，当应答机的一个工作周期完成后发射信道关闭，接收信道打开。数字信号处理采用了以FPGA为核心的数字架构设计，对“FPGA”可编程逻辑器件采用的管理方法，设计时采用通用的前端设计工具和硬件描述语言的方法，保证软硬件的兼容性、共享性和继承性。本发明应答机多站工作，可以四站同时工作体制，采用公用本振保持相参性。由于多站工作，会有同时触发应答机的机遇或在应答机恢复时间内，这就形成应答机出现阻塞现象，也就是漏信号(缺站工作，无回答信号)。采用正确的时序同步控制和置量前后沿门延时(时分割)办法，主要用FPGA存储器单元总线控制。本发明应答机与一般地面、民用应答机有着根本的区别。
权利要求
1.一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，其特征在于包括微波单元模块、终端控制模块；微波单元模块完成信号低噪声接收放大、下变频至中频输出至终端控制模块，将终端控制模块中的中频信号上变频至射频脉冲信号，并将射频脉冲信号进行功率放大。
2.根据权利要求I所述的一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，其特征在于所述的微波单元模块包括接收信道、发射信道；在一个工作周期上，信号还没有到来时，接收信道处于工作状态，发射信道处于关闭状态；当终端控制模块根据中频的检波信号判断收到信号后，关闭接收信道，打开发射信道，当一个工作周期完成后发射信道关闭，接收信道打开。
3.根据权利要求2所述的一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，其特征在于所述的接收信道包括双工器、预选器、限幅收开关、LNA、混频、本振功分器；发射信道包括本振功分器、上变频、边带通滤波器、发开关、时控固态功放、双工器；输入的微波接收信号经微波单元模块中的双工器的接收信道送至预选器，滤除不需要的杂散信号，选择需要的接收频率信号，输出送至限幅收开关器后，输出，经LNA低噪声放大后，送至混频器，与本振功分器送来的微波信号下变频至中频信号，送至终端控制模块; 来自终端控制模块的中频信号，送给微波单元模块中的上变频器，与本振功分器送来的微波信号上变频至所需的发射频率信号，经前置放大后送给边带滤波器，滤除不需要的杂散信号，选择所需的发射频率信号后送到发开关，经发开关调制后的信号送到时控固态功放， 将发射信号放大到需要的功率电平，送至双工器的发射信道输出。
4.根据权利要求3所述的一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，其特征在于所述的双工器高性能收发隔离度的收发信道公用器件；预选器高Q值的带通滤波器器件，作为接收信道预选器，选择所需接收频率信号，抑制干扰信号；限幅收开关微波限幅PIN开关器件；LNA :微波集成电路，用于实现微波信号低噪声放大；混频器微波电路器件，用于将输入的微波信号及本振源产生的微波信号下变频至中频信号，送至终端控制单元；上变频器微波电路器件，用于将输入中频信号及本振微波信号变频至所需的发射频率信号；边带滤波器高Q值的带通滤波器器件，作为发射信道选频器，选择所需发射频率信号，抑制干扰信号；本振功分器本振为一个微波自激振荡源，功分器为一微带电路；发开关采用高隔离度的微波PIN器件；时控固态功放是集成微波固态功放，发射时隙工作，其他时间休止。
5.根据权利要求I所述的一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，其特征在于所述的终端控制模块包括第一选通中放模块、数字信号处理机终端控制模块、第二选通中放模块、电源模块，电源模块用于提供电源；所述的第一选通中放模块它是个集成放大器印制板电路单元，电路间的连接为印制线连接，用于对接收信号的动态压缩和接收信道链路增益；所述的第二选通中放模块它是个集成放大器印制板电路单元，电路间的连接为印制线连接，用于将信号放大到上变频器所需的功率电平；数字信号处理机终端控制模块用于完成中频信号高速采样，存储延时功能，同时产生微波收发开关、收发信道时隙、时控固态功放、第一第二选通中放模块所需的时序同步控制脉冲、及灵敏度遥测与功率遥测电平；输入的微波信号及本振源产生的微波信号下变频至中频信号后送至第一选通中放模块进行动态压缩放大，再通过数字信号处理机终端控制模块处理后送到第二选通中放模块进行信号放大到微波单元模块所需的电平，然后再送给微波单元模块。
6.根据权利要求5所述的一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，其特征在于所述的数字信号处理机终端控制模块包括:A/D变换单元、数字滤波、FPGA存储器、D/A变换单元、遥测电路；在采样时钟和脉冲检测信号的控制下，A/D变换单元对输入信号进行采样，并经数字滤波后输出的数据直接送给FPGA存储器进行存储，FPGA存储器完成数据的存储，也就是延时功能，即为应答机延时时间，数据经FPGA存储器处理后送给D/A变换单元，经D/A变换单元转变成模拟信号后送给下行发射信道；A/D变换后的数字中频检波信号经判断后送给遥测电路处理后输出，作为灵敏度遥测电平信号。
7.根据权利要求6所述的一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，其特征在于所述的遥测电路时控固态功放中的峰检输出及数字信号处理机终端控制模块中的数字中频检波信号均送至遥测电路，经遥测电路处理后输出作为功率遥测电平和灵敏度遥测电平信号。
全文摘要
本发明涉及一种弹载相参多站触发工作脉冲应答机，包括微波单元模块、终端控制模块；微波单元模块完成信号低噪声接收放大、下变频至中频输出至终端控制模块，将终端控制模块中的中频信号上变频至射频脉冲信号，并将射频脉冲信号进行功率放大。本发明应答机具有可靠性高、环境适应性强、耐冲击振动、自适应变脉宽，适应多种工作模式，增强抗干扰能力。具有灵敏度高、发射功率大，使我国应答机技术又迈进一步，为军用民用开拓了广阔的道路，同时又为应答机的进一步发展奠定了设计、制造、工艺更好的基础，将产生良好的经济和社会效益。
文档编号H04B1/59GK102983877SQ201210496900
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者吴国英, 黄宾军, 闫修林, 张欣, 伍必春 申请人:南京璇星科技发展有限公司