4]本實(shí)施例提供的航空多天線無(wú)線電裝置除了實(shí)現(xiàn)航電總線數(shù)據(jù)的發(fā)送之外，相應(yīng)地還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，下面進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0045]接收天線陣列16與所述發(fā)射天線陣列垂直設(shè)置，接收天線陣列按預(yù)設(shè)距離均勻布設(shè)，且相鄰接收天線間設(shè)有隔離耦合結(jié)構(gòu)，用于以無(wú)線電形式接收第二模擬信號(hào)。其中，第二模擬信號(hào)可以為地面基站發(fā)送的信號(hào)。
[0046]優(yōu)選地，接收天線陣列中的相鄰接收天線間距為5-10m。
[0047]其中，接收天線陣列16形成MMO天線陣列，信道容量隨著天線數(shù)量的增大而線性增大，因此利用MMO天線陣列在不增加帶寬和天線接收功率的前提下，可以提高頻譜利用率，并提高無(wú)線信道容量。
[0048]需要說(shuō)明的是，MIMO系統(tǒng)根據(jù)功能可以分為發(fā)射分集和接收分集:在本實(shí)施例中，發(fā)射天線陣列15作為發(fā)射分集，為多輸入單輸出系統(tǒng)，接收天線陣列16作為接收分集，為單輸入多輸出系統(tǒng)。由發(fā)射天線陣列15和接收天線陣列16組成的MMO系統(tǒng)利用了多徑效應(yīng)，能夠提高頻譜利用率，從而緩解頻譜資源緊缺的現(xiàn)狀，同時(shí)提高了發(fā)射分集和接收分集的增益，從而提高了信道容量。
[0049]模數(shù)轉(zhuǎn)換單元17與所述接收天線陣列16連接，用于將所述第二模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二高采樣率的數(shù)字射頻信號(hào)；數(shù)字下變頻單元18與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元17連接，用于將所述第二高采樣率的數(shù)字射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二低采樣率的數(shù)字信號(hào)；所述基帶信號(hào)處理單元12與所述數(shù)字下變頻單元18連接，用于對(duì)所述第二低采樣率的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行多普勒補(bǔ)償處理和解調(diào)；航電總線數(shù)據(jù)收發(fā)單元11還用于接收經(jīng)所述基帶信號(hào)處理單元12對(duì)所述第二低采樣率的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后的信號(hào)。
[0050]本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過(guò)航電總線數(shù)據(jù)收發(fā)單元接收航電總線數(shù)據(jù)，而后通過(guò)基帶信號(hào)處理單元對(duì)航電總線數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒頻移補(bǔ)償和調(diào)制，再通過(guò)數(shù)字上變頻單元將經(jīng)基帶信號(hào)處理單元處理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為高采樣率的數(shù)字射頻信號(hào)，并通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，最后通過(guò)發(fā)射天線陣列實(shí)現(xiàn)航電總線數(shù)據(jù)的發(fā)送。本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過(guò)接收天線陣列接收模擬信號(hào)，而后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)數(shù)字下變頻單元降低信號(hào)的采樣率，再通過(guò)基帶信號(hào)處理單元進(jìn)行多普勒頻移補(bǔ)償和解調(diào)，將處理后的信號(hào)發(fā)送至航電總線數(shù)據(jù)收發(fā)單元，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)接收。由于在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收階段通過(guò)基帶信號(hào)處理單元分別進(jìn)行了多普勒頻移補(bǔ)償，有利于數(shù)據(jù)的正確調(diào)制和解調(diào)；而且由于發(fā)射天線陣列和接收天線陣列分別形成MIMO結(jié)構(gòu)，在不增加帶寬和天線發(fā)射功率或天線接收功率的前提下，能夠提高頻譜利用率，并提高無(wú)線信道容量。
[0051]實(shí)施例二
[0052]請(qǐng)參閱圖2，為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種航空通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述系統(tǒng)包括:航空器21、空地通信地面基站22、衛(wèi)星23和衛(wèi)星地面站24。
[0053]其中，航空器21中配置有本實(shí)用新型任意實(shí)施例所提供的航空多天線無(wú)線電裝置；空地通信地面基站22與所述航空器21通信連接，所述空地通信地面基站22上設(shè)置有地面發(fā)射天線陣列和地面接收天線陣列，用于發(fā)射和接收飛行管理數(shù)據(jù)；衛(wèi)星23與所述航空器21通信連接，用于在航空器21和衛(wèi)星地面站24之間采用無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼發(fā)送；衛(wèi)星地面站24與所述衛(wèi)星23通信連接，用于通過(guò)衛(wèi)星23中繼，與航空器21采用無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0054]其中，空地通信地面基站22和衛(wèi)星地面站24位于陸地上，航空器21位于空域，衛(wèi)星23位于天域。在航空器21的飛行高度為1km時(shí)，空地通信地面基站22上設(shè)置的地面發(fā)射天線陣列中的相鄰發(fā)射天線間距優(yōu)選為1500m，空地通信地面基站22上設(shè)置的地面接收天線陣列中的相鄰接收天線間距優(yōu)選為1500m。由于信道的容量取決于相鄰發(fā)射天線和相鄰接收天線的間距的乘積，因此增大相鄰發(fā)射天線間距和相鄰接收天線間距，能夠提高通信系統(tǒng)信道的容量。
[0055]其中，航空器21可以直接與空地通信地面基站22進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，構(gòu)成空地?cái)?shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)航空器21與空地通信地面基站22之間的通信。而且，航空器21也可以通過(guò)衛(wèi)星23作為中繼，實(shí)現(xiàn)航空器21與衛(wèi)星地面站24之間的通信。
[0056]需要說(shuō)明的是，無(wú)線通信中的無(wú)線電微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。微波的頻率范圍為300MHz-300GHz，但通常利用的是2GHz-40GHz的頻率范圍。微波在空間主要是直線傳播。由于微波會(huì)穿透電離層而進(jìn)入宇宙空間，因此不像短波通信可以經(jīng)電離層反射傳播到地面上很遠(yuǎn)的地方，通過(guò)衛(wèi)星中繼是微波通信中的一種方式。
[0057]—般采用人造同步地球衛(wèi)星作為中繼器。衛(wèi)星通信的最大特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)。衛(wèi)星通信的頻帶很寬，通信量很大，信號(hào)所受的干擾較小，通信比較穩(wěn)定。目前衛(wèi)星通信常用的頻段主要包括C波段、Ku波段和Ka波段。
[0058]由于航空器21中配置有本實(shí)用新型任意實(shí)施例所提供的航空多天線無(wú)線電裝置，在航空多天線無(wú)線電裝置的發(fā)射天線陣列和接收天線陣列中均采用了多天線結(jié)構(gòu)，在航空器21不發(fā)送航電總線數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)多天線發(fā)送的無(wú)線電信號(hào)，利用導(dǎo)航定位技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星23對(duì)航空器21的定位功能。
[0059]其中，導(dǎo)航定位技術(shù)的原理是航空器21首先發(fā)射一組S頻段、X頻段或者Ka頻段的正弦波或者方波信號(hào)，稱為測(cè)音信號(hào)。通過(guò)衛(wèi)星23中繼將航空器21發(fā)射的測(cè)音信號(hào)發(fā)送到衛(wèi)星地面站24，衛(wèi)星地面站24對(duì)航空器21不同的天線發(fā)出的測(cè)音信號(hào)進(jìn)行觀測(cè)并同步記錄。通過(guò)信號(hào)處理可以確定不同天線上的測(cè)音信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星地面站24的頻率，當(dāng)航空器在特定速度飛行時(shí)，可以確定航空器21相對(duì)于衛(wèi)星地面站24的距離和飛行方向。
[0060]需要說(shuō)明的是，航電總線數(shù)據(jù)為航空器和地面基站之間交互的數(shù)據(jù)。所述工作模式包括多普勒補(bǔ)償工作模式、以及衛(wèi)星輔助定位工作模式。所述工作模式配置數(shù)據(jù)用于觸發(fā)基帶信號(hào)處理單元12執(zhí)行與工作模式對(duì)應(yīng)的操作。
[0061]本實(shí)施例的技術(shù)方案，可以根據(jù)飛行情況和不同需求采用不同的工作模式，如不同功能的組合，實(shí)現(xiàn)硬件的復(fù)用，在保證系統(tǒng)的余度的基礎(chǔ)上，降低系統(tǒng)的硬件復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的可靠性。
[0062]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；實(shí)施例中優(yōu)選的實(shí)施方式，并非對(duì)其進(jìn)行限制，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本實(shí)用新型可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種航空多天線無(wú)線電裝置，其特征在于，包括: 航電總線數(shù)據(jù)收發(fā)單元，用于接收航電總線數(shù)據(jù)，并將所述航電總線數(shù)據(jù)發(fā)送至下述基帶信號(hào)處理單元，所述航電總線數(shù)據(jù)包括:空管數(shù)據(jù)、民航管理與運(yùn)行數(shù)據(jù)、機(jī)載移動(dòng)通信數(shù)據(jù)和工作模式配置數(shù)據(jù)； 基帶信號(hào)處理單元，與所述航電總線數(shù)據(jù)收發(fā)單元連接，用于根據(jù)工作模式配置數(shù)據(jù)，對(duì)所述航電總線數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒補(bǔ)償處理，還用于對(duì)進(jìn)行多普勒補(bǔ)償處理后的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到第一低采樣率的基帶信號(hào)； 數(shù)字上變頻單元，與所述基帶信號(hào)處理單元連接，用于將第一低采樣率的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一高采樣率的數(shù)字射頻信號(hào)； 數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，與所述數(shù)字上變頻單元連接，用于將第一高采樣率的數(shù)字射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一模擬信號(hào)； 發(fā)射天線陣列，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接，發(fā)射天線陣列按預(yù)設(shè)距離均勻布設(shè)，且相鄰發(fā)射天線間設(shè)有隔離耦合結(jié)構(gòu)，用于以無(wú)線電形式發(fā)送所述第一模擬信號(hào)； 接收天線陣列，與所述發(fā)射天線陣列垂直設(shè)置，接收天線陣列按預(yù)設(shè)距離均勻布設(shè)，且相鄰接收天線間設(shè)有隔離耦合結(jié)構(gòu)，用于以無(wú)線電形式接收第二模擬信號(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，與所述接收天線陣列連接，用于將所述第二模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二高采樣率的數(shù)字射頻信號(hào)； 數(shù)字下變頻單元，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接，用于將所述第二高采樣率的數(shù)字射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二低采樣率的數(shù)字信號(hào)； 所述基帶信號(hào)處理單元，與所述數(shù)字下變頻單元連接，用于對(duì)所述第二低采樣率的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行多普勒補(bǔ)償處理和解調(diào)； 航電總線數(shù)據(jù)收發(fā)單元，還用于接收經(jīng)所述基帶信號(hào)處理單元對(duì)所述第二低采樣率的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 發(fā)射天線陣列中的相鄰發(fā)射天線間距為5-10m ; 接收天線陣列中的相鄰接收天線間距為5-10m。
3.一種航空通信系統(tǒng)，其特征在于，包括: 航空器，所述航空器中配置有如權(quán)利要求1-2任一所述的航空多天線無(wú)線電裝置；空地通信地面基站，與所述航空器通信連接，所述空地通信地面基站上設(shè)置有地面發(fā)射天線陣列和地面接收天線陣列，用于發(fā)射和接收飛行管理數(shù)據(jù)； 衛(wèi)星，與所述航空器通信連接，用于在航空器和下述衛(wèi)星地面站之間采用無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼發(fā)送； 衛(wèi)星地面站，與所述衛(wèi)星通信連接，用于通過(guò)衛(wèi)星中繼，與航空器采用無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種航空多天線無(wú)線電裝置和航空通信系統(tǒng)。該裝置包括：航電總線數(shù)據(jù)收發(fā)單元、基帶信號(hào)處理單元、數(shù)字上變頻單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、發(fā)射天線陣列、接收天線陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字下變頻單元，通過(guò)依次連接的航電總線數(shù)據(jù)收發(fā)單元、基帶信號(hào)處理單元、數(shù)字上變頻單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元以及發(fā)射天線陣列，能夠發(fā)送航電總線數(shù)據(jù)；通過(guò)依次連接的接收天線陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下變頻單元、基帶信號(hào)處理單元和航電總線數(shù)據(jù)收發(fā)單元，能夠接收數(shù)據(jù)；通過(guò)基帶信號(hào)處理單元進(jìn)行多普勒頻移補(bǔ)償，有利于數(shù)據(jù)的正確調(diào)制和解調(diào)；并通過(guò)將發(fā)射天線陣列和接收天線陣列分別形成MIMO結(jié)構(gòu)，能夠提高頻譜利用率，并提高無(wú)線信道容量。
【IPC分類】H04B7-185, H04B7-04
【公開號(hào)】CN204376903
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420413172
【發(fā)明人】回彥年, 康元麗
【申請(qǐng)人】中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心, 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年7月24日