无线电罗盘的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线电罗盘，涉及导航设备领域，无线电罗盘包括ADF组合天线、与ADF组合天线相连接的ADF接收机、与ADF接收机相连接的航向指示器，所述ADF接收机包括接收模块、与接收模块相连的相位补偿器、与相位补偿器相连的方位解算模块。本发明的有益效果在于：摒弃了传统的锁相环闭环技术，使得参数设置和调试简单，系统更加稳定。使用了较为先进的开环技术，通过相位补偿技术保证了信号相位一致性，更有利于工程实现。采用三路射频信号分别接收、采样、补偿，最终计算出方位角，方位信息的快速解算，满足更快的定向速度需求，是一种可靠、经济、适用的机载导航系统。
【专利说明】无线电罗盘
【技术领域】
[0001]本发明涉及导航设备领域，特别是无线电罗盘。
【背景技术】
[0002]现有机载无线电罗盘主要分为模拟罗盘和数字罗盘。传统的模拟罗盘主要采用模拟电路实现锁相环相干检波功能，提取同频同相的载波信号，并与参考信号相比较，解调出相对于导航台的方位信号，如图1所示。在图1中ADF组合天线输出一路射频信号到接收机。该射频信号为垂直天线与环形天线的叠加信号。这种方案完全依靠模拟电子器件搭建而成，稳定性低，定向速度慢，抗干扰性差，不能满足现代机载无线电罗盘高稳定性，高可靠性的要求。传统数字罗盘主要采用如图2的方案，ADF组合天线输出一路信号至ADF接收机，该信号依然是垂直天线与环形天线的叠加信号，接收通道接收到中频信号后，方位解调算法采用FPGA芯片实现，利用数字锁相环技术解调出方位信号，这样做虽然比模拟锁相环速度快、稳定性好，但由于仍使用了锁相环路，定向速度和稳定度依然有所限制，而且在实现过程中环路参数较难设置，环路参数的精确与否影响到整个环路的锁相效果，从而影响方位的准确性，也不利于扩展和升级系统的功能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于:针对现有技术所存在的缺点，提供一种定向速度快，方位稳定性好，方位准确率高的无线罗盘。
[0004]本发明的目的通过下述技术方案来实现:无线电罗盘，包括ADF组合天线、与ADF组合天线相连接的ADF接收机、与ADF接收机相连接的航向指示器,所述ADF接收机包括接收模块、与接收模块相连的相位补偿器、与相位补偿器相连的方位解算模块。
[0005]优选地，所述接收模块有3个接收通道。
[0006]优选地，相位补偿器为2个。
[0007]优选地，方位解算模块包括第一乘法器、第二乘法器，与第一乘法器输出端相连的第一低通滤波器，与第二乘法器相连的第二低通滤波器，第一低通滤波器输出端与第二低通滤波器的输出端分别与CORDIC计算模块输入端相连。
[0008]优选地，所述ADF组合天线包括垂直天线和环形天线。
[0009]本发明的有益效果:摒弃了传统的锁相环闭环技术，使得参数设置和调试简单，系统更加稳定。使用了较为先进的开环技术，通过相位补偿技术保证了信号相位一致性，更有利于工程实现。采用三路射频信号分别接收、采样、补偿，最终计算出方位角，方位信息的快速解算，满足更快的定向速度需求，是一种可靠、经济、适用的机载导航系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0011]图1为传统无线电模拟罗盘的结构框图。[0012]图2为传统无线电数字罗盘的结构框图。
[0013]图3为本发明的结构框图。
[0014]图4为本发明的ADF组合天线功能示意图。
[0015]图5为本发明的ADF接收机的功能框图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
[0017]实施例:如图3所示,无线电罗盘包括ADF组合天线、与ADF组合天线连接的ADF接收机、与ADF接收机连接的航向指示器。无线电罗盘工作在150?1799千赫频段。
[0018]如图4所示，ADF组合天线包括环形和垂直两个无源天线，环形天线是由绕在一块方形铁氧体磁芯的两个互相垂直的绕组构成，铁氧体磁芯的作用是增加绕组的磁通量密度，根据感应特性，绕组分别产生正弦信号与余弦信号。
[0019]ADF接收机主要功能为接收导航台发出的无线电信号，解算出飞机相对于导航台纵轴之间的夹角，并传送至航电，引导飞机正确飞行。ADF接收机包括接收模块、相位补偿模块和方位解算模块，如图5所示。接收模块包括接收通道0，接收通道1，接收通道2。相位补偿器包括第一相位补偿器和第二相位补偿器。方位解算模块包括第一乘法器，第二乘法器，第一低通滤波器，第二低通滤波器和CORDIC计算模块。垂直天线产生的信号经缓冲放大后送入到接收通道O的输入端，接收通道O的输出端分别与第一乘法器和第二乘法器输入端连接。环形天线产生的正弦信号经缓冲放大后送入到接收通道I的输入端，接收通道I的输出端与第一相位补偿器输入端连接，第一相位补偿器的输出端与第一乘法器输入端连接，第一乘法器的输出端与第一低通滤波器输入端连接。环形天线产生的余弦信号经缓冲放大后送入到接收通道2的输入端，接收通道2的输出端与第二相位补偿器输入端连接，第二相位补偿器输出端与第二乘法器输入端连接，第二乘法器输出端与第二低通滤波器输入端连接，第一低通滤波器输出端和第二低通滤波器输出端分别与CORDIC计算模块输入端连接。
[0020]ADF接收机将接收到的无线电信号分别送入接收通道O、接收通道1、接收通道2，无线电信号分别经过一次变频和二次变频后，进入相位补偿器，形成三路同频同相的信号，并通过三路信号之间的算术关系得到方位角的正弦和余弦值，然后通过CORDIC计算模块最终得到方位角。ADF接收机中各个模块的功能及实现方式如下:
1.接收模块
该模块主要功能为产生可控的一本信号和固定的二本信号，将三路射频信号分别经过接收通道O、接收通道1、接收通道2这三路接收通道，混频后输出三路中频信号S0，SI, S2。其中三路混频信号为同源信号可变，以确保三路混频信号相位一致。
[0021]2.相位补偿器
该模块主要功能是将不同相位的中频信号通过补偿使信号相位一致。相位补偿器接收三路中频信号so、S1、S2，将三路中频信号接入到测量仪器中进行比较，测算出接收通道I的信号与接收通道O的信号相位差为Φ1，并通过第一相位补偿器进行补偿。接收通道2的信号与接收通道O的信号相位差为Φ2，通过第二相位补偿器进行补偿。补偿后接收通道I和接收通道2的信号相位均与接收通道O的信号相位保持一致。即S0，SI’，S2’三路信号相位一致，然后将S0，SI’，S2’三路信号送往方位解算模块。
[0022]3.方位解算模块
该模块主要功能为解算出导航台与飞机之间的相对夹角，引导飞机正确飞行。其工作过程为:信号SO和SI，经过第一乘法器得到信号Yl，该信号Yl包含高频分量和低频基带分量，故将Yi通过第一低通滤波器滤波过后得到信号Υ1'，也就是方位角的余弦分量。同理将信号SO和S2’经过第二乘法器得到信号Y2，该信号Y2也包含高频分量和低频基带分量，将Y2通过第二低通滤波器滤波过后得到信号Y2’，也就是方位角的正弦分量。最后将Υ1'、Y2’信号经过CORDIC计算模块得到方位角。
[0023]本发明的有益效果:摒弃了传统的锁相环闭环技术，使得参数设置和调试简单，系统更加稳定。使用了较为先进的开环技术，通过相位补偿技术保证了信号相位一致性，更有利于工程实现。采用三路射频信号分别接收、采样、补偿，最终计算出方位角，方位信息的快速解算，满足更快的定向速度需求，是一种可靠、经济、适用的机载导航系统。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.无线电罗盘，其特征在于:包括ADF组合天线、与ADF组合天线相连接的ADF接收机、与ADF接收机相连接的航向指示器，所述ADF接收机包括接收模块、与接收模块相连的相位补偿器、与相位补偿器相连的方位解算模块。
2.如权利要求1所述的无线电罗盘，其特征在于:所述接收模块有3个接收通道。
3.如权利要求1所述的无线电罗盘，其特征在于:所述相位补偿器为2个。
4.如权利要求1所述的无线电罗盘，其特征在于:所述方位解算模块包括第一乘法器、第二乘法器，与第一乘法器输出端相连的第一低通滤波器，与第二乘法器相连的第二低通滤波器，第一低通滤波器输出端与第二低通滤波器的输出端分别与CORDIC计算模块输入端相连。
5.如权利要求1所述的无线电罗盘，其特征在于:所述ADF组合天线包括垂直天线和环形天线。
【文档编号】G01C17/00GK103900543SQ201410128008
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】傅颖, 王江, 李绍奎, 史慧荣, 卢洪远 申请人:成都航天通信设备有限责任公司