多通道抗干扰ADS-B接收机射频端的设计与实现

发布时间：2020-07-05 15:20

【摘要】：广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,简称ADS-B)作为一种新一代空中交通监视技术,具有适应地形能力强、监视效率高、建设和维护方便等优点。随着低空干扰信号日益复杂,ADS-B信息公开,很容易受到干扰信号影响。目前,市面上的ADS-B接收机大多是单通道、不具有干扰抑制能力。对于抗干扰ADS-B接收机研制,本文设计了一种多通道抗干扰ADS-B接收机射频端。该射频端具有通道一致性、高增益、高动态范围以及低噪声系数等特点,为抗干扰ADS-B接收机的研制奠定了一定的技术基础。本文首先介绍了抗干扰ADS-B接收机的组成部分。结合项目设计的要求,对多通道抗干扰ADS-B接收机射频端的性能指标进行了分析。通过对不同接收机方案的对比,确定了超外差接收机结构,并对射频端中各个模块进行了指标分配。其次,根据设计指标选择合适的芯片,并通过ADS射频软件对芯片性能进行仿真及验证。放大器的设计中,进行了阻抗匹配和偏置电路的设计。滤波器的设计中,设计了三种不同带宽的巴特沃斯带通滤波器。在MATLAB中生成一段ADS-B信号,对三种不同带宽的滤波器进行测试、比较和分析。本振的设计中,选择了锁相环方案。利用ADS射频软件模拟开环和闭环锁相环环境,设计了带宽为10KHz,相位裕度为45度的环路滤波器。利用射极耦合差分放大电路和功分器使本振信号相位差保持稳定、幅度保持一致。在射频端每个通道上加入衰减器使每个通道幅度保持一致。混频器的设计中,加入了巴伦变压器,减小通道噪声的影响。利用触摸屏对锁相环的本振频率和衰减器的衰减量进行调整,使每个通道性能参数保持一致。然后,在ADS射频软件中对整体电路进行性能测试和验证,从理论上分析该射频端的可行性。最后,将射频端制作出实物。搭建测试环境,对设计的射频端各模块和系统整体进行测试,并和干扰抑制平台进行联调测试。测试结果表明,多通道抗干扰ADS-B接收机射频端的各项指标均优于设计要求,具有良好的性能,具备实用价值。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN850
【图文】：

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图 1-1ADS-B 系统运行图 ADS-B 接收机中，主要分为多通道 ADS-B 接收机射频前端由于抗干扰 ADS-B 接收机射频端作为整个 ADS-B 接收机的 ADS-B 信号干扰抑制处理平台的中介，它的性能的优劣理和整个抗干扰 ADS-B 接收机性能好坏。一个良好的多通道能将微弱的 ADS-B 信号接收进来，而且还应具有通道的一准确的数据[8]。高校基本科研业务费“数字自适应抗干扰 ADS-B 接收机研B 接收机射频端作为 ADS-B 抗干扰接收系统重要部分。研制范围、高增益、各通道幅度和相位差保持稳定的多通道抗干有重要的意义。多通道抗干扰 ADS-B 接收机射频端不仅对的发展有益，同时为我国抗干扰 ADS-B 接收机的技术探发展提供一些技术参考和技术基础。

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按照我国民航局“十三五”规划要求，我国对东北地区、西南地区、西北地区、华东和中南地区将加大力度建成 ADS-B 地面接收覆盖网[14]。在 ADS-B 接收机设备研发方面。世界各国实力强劲的研究机构和设备公司都已经研制并生产各自的 ADS-B 系统。国内有关 ADS-B 接收机设备公司有北京航天恒星科技有限公司、民航空管装备有限公司、四川九洲电器集团有限公司、三航雷达科技有限公司、北京通航电科科技有限公司、北京通航天下有限公司等。相比如国内，国外有关ADS-B 接收机公司有许多，如美国的 Sensis 公司、Freeflight 公司、Avidyne 公司以及Honeywell 公司都是知名的设备供应商、意大利的 Selex 公司、捷克 EAR 公司、法国THalea 公司、英国 Kinetic 公司等。对于 ADS-B 接收机，如图 1-2 所示，北京通航电科科技有限公司的单通道民航ADS-B 地面站接收机 Planevision。如图 1-3 所示，四川九洲电器集团有限公司的单天线便携式 ADS-B 机载终端。如图 1-4 所示，美国 Freeflight 公司的单通道地基 ADS-B 地面接收机 FDL-978-GTX/E。

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