专利名称：海上搜救寻位雷达应答器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海上搜救雷达应答器(简称SART)，更具体的说，本发明是关于海上搜救用的一种寻位应答装置。
背景技术：
搜救雷达应答器是全球海上遇险安全系统(GMDSS)中用来确定遇险船舶、救生艇及幸存者位置的重要方式之一。在搜救船舶或直升飞机上的导航雷达探测脉冲作用下，SART响应发射的信号能在导航雷达荧光屏上显示SART的确切方位，同时手持SART的幸存者能通过声光指示来获知是否有搜救船舶或直升飞机的靠近。当船舶遇险时随即启动SART，此时SART为“等待”状态，当接收到搜救船舶或直升飞机上的导航雷达发射的探测脉冲时，SART立即对其应答发射12个扫频脉冲信号，导航雷达接收到脉冲信号后，通过在荧 光屏上显示出沿半径方向的12个亮点来标明遇险船舶的方位。SART的使用可以有效缩短搜寻过程，为营救遇险船舶和幸存者争取了时间。经验证，SART具有以下优点一是寻位效果好，即使在浓雾、黑夜情况下，在几海里外也可收到SART的应答信号；二是投资少，搜救船舶或直升飞机上的导航雷达无需改造，也无需添置部件即可与SART组成寻位系统。市场上现有的搜救雷达应答器产品以欧洲、日本、韩国生产的产品为主，国外产品的设计大多采用分离元器件等硬件形式来实现SART的各种功能，这种设计的优点是电路成熟，缺点是电路复杂、成本较高，功耗设计难度大，同时与国产导航雷达的兼容性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种高集成度、数字化、可靠性高，功耗低小，国内外雷达兼容性良好，能够满足静电放电抗扰度和射频电磁场辐射抗扰度电磁兼容的搜救雷达应答器。为了实现上述目的，本发明提供的一种海上雷达搜救装置，包括，公共端与电源管理单元相并联的低噪声接收单元、信号处理单元、波形产生单元和与收发两用天线相连的发射激励单元、声光驱动单元和电源管理单元，其特征在于所述低噪声接收单元自动接收导航雷达所发出的询问脉冲信号，将来自收发两用天线的X波段雷达信号直接检波和对雷达询问脉冲信号的放大，信号处理单元对大动态信号检波，对检波的探测脉冲进行分离，识别出干扰脉冲，响应雷达探测信号通过，并产生波形产生所需要的时序控制，送波形产生单元进行时序管理，波形产生单元根据信号处理单元的时序信号，产生发射单元所需的锯齿波形激励信号，该锯齿波形激励信号送给发射激励单元，发射激励单元在X波段振荡器的控制下，产生与上述锯齿波形激励信号个数相同的扫频脉冲控制信号，并通过功率放大器放大后,经上述天线向空间发射。本发明相比于现有技术具有如下有益效果
本发明采用直放式接收机对数检波技术，用X波段低噪声放大器完成对雷达询问脉冲信号的放大，用X波段检波器完成从-50dBm +18dBm大动态信号检波,仅使用两个有源器件实现了 X波段68dB大动态信号接收,集成度和可靠性高,功耗低。本发明采用数字化技术实现雷达信号的自动识别和处理，以及多种控制信号的产生。信号识别器存储了正确询问信号格式，当有信号输入时，首先对输入信号数字滤波处理，消除尖峰脉冲干扰，然后通过比较输入信号的周期、脉宽，识别雷达信号，屏蔽虚假信号，降低虚警的概率。同时信号识别器针对国内外雷达天线的各种不同转速，按最长转动周期设计脉冲处理电路，产生自适应触发信号，来启动各种应答时序电路，以完成对输入信号的正确应答，从而实现对国内外雷达均连续响应的兼容性。各种控制信号均由数字化单稳态电路产生。本发明采用信号处理技术解决了电磁兼容性难题，提高了抗干扰能力。满足了中国船级社提出静电放电抗扰度及射频电磁场辐射抗扰度的电磁兼容要求。满足IMOA. 694(17), IMO A. 802(19)、IEC 60197-1 (2007)、IEC 60945 (2002)等国际标准。本发明在信号识别器中预设多种波形的匹配电路，用于滤除静电放电抗扰度试验及射频电磁场辐 射抗扰度试验引入的干扰信号，同时确保对雷达信号的正确应答。
图I是本发明海上雷达搜救装置的电路原理框图。图2是本发明在导航雷达上的显示示意图。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
结合图I进行描述如下
图I所描述的海上雷达搜救装置，主要包括公共端与电源管理单元相并联的低噪声接收单元、信号处理单元、波形产生单元和与收发两用天线相连的发射激励单元，还包括产生各单元所需工作电压的电源管理单元和受声光控制器控制，进行不同的声光指示的声光驱动单元。所述低噪声接收单元包括，一个对天线接收的X波段信号进行放大的低噪声放大器，一个对放大后的信号进行直接检波，并将检波信号送入处理单元的X波段检波器。所述信号处理单元包括，均通过数字化技术在一个可编程逻辑器件中实现的一个信号识别器、一个波形控制器、一个声光控制器和一个电池管理器，信号识别器用于对X波段检波器输出的信号进行自动识别，允许对雷达信号进行响应，并同时触发波形控制器、声光控制器和电源管理器产生波形产生单元、声光控制单元和电源管理单元所需的控制信号。所述波形产生单元在波形控制器的控制下，产生12个锯齿波控制信号送给发射激励单元。所述发射激励单元包括一个X波段振荡器、一个功率放大器，X波段振荡器在波形产生单元的控制下，产生9. 2GHz 9. 5GHz内的12个扫频脉冲信号，并通过功率放大器放大后，经天线向空间发射。低噪声接收单元自动接收导航雷达所发出的询问脉冲信号，将来自收发两用天线的X波段雷达信号直接检波和对雷达询问脉冲信号的放大，信号处理单元对大动态信号检波，对检波的探测脉冲进行分离，识别出干扰脉冲，响应雷达探测信号通过，并产生波形产生所需要的时序控制，送波形产生单元进行时序管理，波形产生单元根据信号处理单元的时序信号，产生发射单元所需的锯齿波形激励信号，该锯齿波形激励信号送给发射激励单元，发射激励单元在X波段振荡器的控制下，产生与上述锯齿波形激励信号个数相同的扫频脉冲控制信号，并通过功率放大器放大后，经上述天线向空间发射。低噪声接收单元中的低噪声放大器，对来自天线接收的X波段信号进行放大，将输入电平为-50dBm的X波段信号放大到-38dBm，将输入电平为+18dBm信号限幅到IOdBm以内，X波段检波器内部集成对数检波器及宽带高增益运算放大器，检波输出信号为与雷达信号周期、脉宽相对应的低频负脉冲信号。信号处理单元中，来自检波输出的低频负脉冲信号经比较器形成标准LVTTL电平作为信号识别器的输入。信号识别器存储了正确询问信号格式。当有信号输入时，首先对输入信号数字滤波处理，消除尖峰脉冲干扰，然后通过比较输入信号的周期、脉宽，识别雷达信号，屏蔽虚假信号。同时信号识别器针对国内外雷达天线的各种不同转速，按最长转动周期设计脉冲处理电路，产生自适应触发信号，来启动各种应答时序电路，以完成对输入信号的正确应答。各种控制信号均由数字化单稳态电路产生。波形产生单元中的波形产生器，在波形控制器的控制下，产生12个锯齿波送给射频激励单元，作X波段振荡器振荡器的压控电压输入。锯齿波信号格式前向扫频时间 7. 5ms±lms ;逆向扫频时间0.4ms±0. 1ms,响应从逆向扫频开始；脉冲持续时间为IOOms(标称值)。锯齿波波形的电压峰一峰值与当X波段振荡器的输出频率为9. 2GHz 9. 5GHz时所需要的压控电压值。发射激励单元中的X波段振荡器，在锯齿波控制下，产生9. 2GHz 9. 5GHz内的12个扫频脉冲信号，该扫频脉冲信号由功率放大器放大到400mW以上，经环行器送到收发两用天线发射。所述电源管理单元包括一个电源变换器、一个节能控制器和一个7. 2V锂电池。电源管理单元中的电源变换器完成升压和降压工作，将电压升至+ 8V作X波段功率放大器工作电压，作波形产生电路工作电压，将电压变换为I. 8V作可编程逻辑器件工作电压，将电压变换为5V作其余电路的工作电压。电源管理单元中的节能控制器在电源管理器的控制下，在SART处于等待状态时，关闭/开启发射机激励单元和声光指示单元的电源，在SART处于应答状态时，开启发射机激励单元和声光指示单元的电源，达到节约电池电容量的目的，保证设备能在待机状态工作96h后，还能在IkHz脉冲重复频率的连续询问下，提供8小时的应答发射。7. 2V锂电池为所有单元提供综电源。7. 2V锂电池的容量约为14. 5Ah。所述声光指示单元包括，声光驱动器和声光指示器，该声光指示器受声光驱动器的驱动，在开机自检时，红色指示灯长亮，蜂鸣器鸣叫5次；在等待状态时，红色指示灯闪烁；在应答状态时，绿色指示灯闪烁，蜂鸣器鸣叫。声光指示单元中的声光指示器主要包括，蜂鸣器，双色LED。声光驱动器在声光控制器的控制下，进行不同的声光指示。开机时，红灯常亮5秒，连续鸣叫5下；待机，指示灯为红灯，按照2秒周期闪烁0. 5s，停I. 5s，提示使用者此时为待机状态；收到询问信号后，指示灯为绿灯，按照I秒周期闪烁0. 5S，停0. 5s,并发出鸣叫，提示使用者已经接收到询问信号，正在发送应答信号。下面结合图2，对本发明的搜救应答过程进行详细说明。本装置可以放在驾驶室内，也可装在船舷或救生艇上。当船舶遇险时，启动本装置，此时处于等待状态，一旦由导航雷达信号作用到本装置，本装置立即发出应答信号，发射扫描频率在9. 2GHz 9. 5GHz内的12个扫频脉冲信号，其中每个持续时间在8ms左右，共计96ms。这12个扫频脉冲信号被搜救船舶或飞机的导航雷达收到后，在其雷达的荧光屏上显示出沿半径方向的12个亮点，其荧光屏中心是搜救船舶或直升飞机所在位置，第一个亮点信号为本装置所在位置。当搜救船只或飞机距离尚远时，只有在雷达天线指向本装置时，才能周期性地听到短促声；近距离时，雷达波旁 瓣也能触发，逐渐变成连续音响。如各搜索船所用雷达的脉冲重复频率有差异，则音调有变，可估计有多艘船营救。
权利要求
1.ー种海上雷达搜救装置，包括，公共端与电源管理単元相并联的低噪声接收单元、信号处理单元、波形产生单元和与收发两用天线相连的发射激励単元、声光驱动单元和电源管理単元，其特征在干所述低噪声接收单元自动接收导航雷达所发出的询问脉冲信号，将来自收发两用天线的X波段雷达信号直接检波和对雷达询问脉冲信号的放大，信号处理单元对大动态信号检波，对检波的探測脉冲进行分离，识别出干扰脉冲，响应雷达探测信号通过，并产生波形产生所需要的时序控制，送波形产生单元进行时序管理，波形产生单元根据信号处理单元的时序信号，产生发射単元所需的锯齿波形激励信号，该锯齿波形激励信号送给发射激励単元，发射激励単元在X波段振荡器的控制下，产生与上述锯齿波形激励信号个数相同的扫频脉冲控制信号，并通过功率放大器放大后，经上述天线向空间发射。
2.如权利要求I所述的海上雷达搜救装置，其特征在于，低噪声接收单元中的低噪声放大器，将输入电平为-50dBm的X波段信号放大到-38dBm,将输入电平为+ 18dBm信号限幅到IOdBm以内，X波段检波器内部集成对数检波器及宽带高増益运算放大器，检波输出信号为与雷达信号周期、脉宽相对应的低频负脉冲信号。
3.如权利要求I所述的海上雷达搜救装置，其特征在于，信号处理单元中，来自检波输出的低频负脉冲信号经比较器形成标准LVTTL电平作为信号识别器的输入，有信号输入时，首先对输入信号数字滤波处理，消除尖峰脉冲干扰，然后通过比较输入信号的周期、脉宽，识别雷达信号，屏蔽虚假信号。
4.如权利要求I所述的海上雷达搜救装置，其特征在于，波形产生单元中的波形产生器，在波形控制器的控制下，产生12个锯齿波送给射频激励単元，作X波段振荡器振荡器的压控电压输入。
5.如权利要求I所述的海上雷达搜救装置，其特征在于，发射激励単元中的X波段振荡器，在锯齿波控制下，产生9. 2GHz 9. 5GHz内的12个扫频脉冲信号，该扫频脉冲信号由功率放大器放大到400mW以上，经环行器送到收发两用天线发射。
6.如权利要求I所述的海上雷达搜救装置，其特征在于，所述雷达搜救装置，还包括，产生各単元所需工作电压的电源管理単元和受声光控制器控制，进行不同的声光指示的声光驱动单元。
7.如权利要求6所述的海上雷达搜救装置，其特征在于，所述电源管理単元包括ー个电源变换器、ー个节能控制器，该节能控制器受电源管理器的控制，当SAR处于等待/应答状态时，关闭/开启发射激励単元和声光指示単元的电源。
8.如权利要求6所述的海上雷达搜救装置，其特征在于，所述声光指示単元包括，声光驱动器和声光指示器，该声光指示器受声光驱动器的驱动，在开机自检时，红色指示灯长亮，蜂鸣器鸣叫5次；在等待状态时，红色指示灯闪烁；在应答状态时，緑色指示灯闪烁，蜂鸣器鸣叫。
9.如权利要求I所述的海上雷达搜救装置，其特征在于，所述信号处理单元包括，均通过数字化技术在ー个可编程逻辑器件中实现的ー个信号识别器、ー个波形控制器、ー个声光控制器和一个电池管理器，信号识别器用于对X波段检波器输出的信号进行自动识别，允许对雷达信号进行响应，并同时触发波形控制器、声光控制器和电源管理器产生波形产生単元、声光控制单元和电源管理単元所需的控制信号。
10.如权利要求I所述的海上雷达搜救装置，其特征在于，所述波形产生单元在波形控制器的控制下，产生12个锯齿波 控制信号送给发射激励単元。
全文摘要
本发明提供的一种海上雷达搜救装置，主要包括，公共端与电源管理单元相并联的低噪声接收单元，所述低噪声接收单元接收导航雷达的询问脉冲信号，将来自收发两用天线的X波段雷达信号直接检波和放大，信号处理单元对检波的探测脉冲进行分离，识别出干扰脉冲，产生波形产生所需要的时序控制，送波形产生单元进行时序管理，波形产生单元根据信号处理单元的时序信号，将产生的锯齿波形激励信号送给发射激励单元，发射激励单元在X波段振荡器的控制下，把产生的扫频脉冲控制信号，通过功率放大器放大后，经天线向空间发射。本发明采用信号处理技术解决了电磁兼容性难题，提高了抗干扰能力。满足了中静电放电抗扰度及射频电磁场辐射抗扰度的电磁兼容要求。
文档编号G01S7/285GK102749619SQ201110098859
公开日2012年10月24日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者刘类骥, 易娇, 赵海清 申请人:成都天奥电子股份有限公司