专利名称：用于无人驾驶直升机的中继转发系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于无人驾驶直升机的中继转发系统，本发明中的机载中继转发子系统以 无人驾驶直升机为空中平台，接收远距离通信源发射的UHF/VHF频段内的信号，处理或者 变频为高频信号后转发，在地面接收端的地面部分接收高频信号，将其下变频恢复为通信 源信号。高频信号频率可根据需求改变，本说明书中选用S波段为例进行说明。本发明转 发的频带宽，在此频段内的任何通信系统均可应用；本发明的机载中继子系统的接收灵敏 度高，装载于无人机内升空后可以使通信距离大幅度增加；本发明采用了多信道结构，对 于频带内的强台干扰有抗干扰能力，即使在电磁环境复杂的空间中仍具备强的转发能力。
本发明包括机载部分与地面部分两大部分。机载部分搭载着中继转发子系统，由机载 接收天线、机载中继转发模块、宽带滤波器与机载转发天线四个模块组成。地面部分包括 地面接收子系统。地面接收子系统包括三个模块地面接收天线、车载低噪放与地面接收 模块。本发明中继转发系统机载部分搭载在无人驾驶直升机平台上作业，即利用无人机灵
活机动的特点，将机载中继转发模块与机载接收天线、机载转发天线高度升高，扩大 UHF/VHF信号由发射端到机载接收天线之间的视距距离，从而扩大UHF/VHF信号通信距离 与性能。本发明中继转发系统地面部分搭载在地面测控车中作业，地面接收子系统负责接 收无人机机载中继转发模块发送的高频信号，本说明书中选用S频段为例进行说明。本发 明内容具体特点如下
1、本发明的设计方案
P = Gr —丄！ +6^^ +G^r _￡2 +GG^ +GGfi +GGiAM (5) 式(5)为本系统的增益设计分析，其中，P为地面接收模块输出电平，Gy为发射端 电台的发射电平，A为接收距离(即发射源到无人直升机上机载接收天线的距离)中无线 电波传输时的空间损耗，G^R、 C^^分别为无人机机载中继转发分系统中机载接收天线与 机载转发天线的增益，C^为机载中继转发分系统中机载中继转发模块的增益，Z^为转发 距离(即无人机到地面测控车的距离)中无线电波传输时的空间损耗，Ge^为地面接收子 系统中地面接收天线的增益，G^为地面接收子系统中地面接收模块增益，G^^为地面接收子系统中低噪放增益。
A为接收距离中无线电波传输时的空间损耗，在此远距离传输上的空间损耗需要综合 考虑UHF/VHF波段信号特性与地球曲率、地表情况。￡2为转发距离时无线电波传输时的空 间损耗，信号在S波段，与UHF/VHF波段相比，此波段信号在空间传输的损耗迅速加大； 为保证信号的有效转发，即要求中继转发有较大的输出功率，又要求地面接收端有高灵敏 度的接收能力。将增益分配在对于S波段信号的传输过程，即使大幅度增加增益，转发延 长的距离仍非常有限。因此本发明采取中继转发到地面接收端距离较近(约几公里)方案， 在转发阶段对增益要求宽松，将高增益分配在机载中继转发模块处，因此本发明的中继转 发系统灵敏度与动态范围主要由机载中继转发模块决定。
本发明的转发频带宽，可跨越UHF与VHF频段。此段频段内的无线电信号分配复杂， 空间中经常有强信号台存在。由于机载中继转发模块存在增益控制功能，因此在UHF/VHF 频段内若存在某强台信号时，中级转发模块的增益将受到此强台压制，导致中继模块的增 益不足以完成远距离转发的目的。针对于此种情况，本发明采用了多信道可配置的方案设 计，即除了整个宽带转发的信道外，另架设多路窄带信道，每路窄带信道的带宽一定(可 根据需要进行选择，例如可采用每个信道10MHz至50MHz带宽)，而每路窄带信道的中心 频率可由控制电压配置，使得每路窄带信道通过更改控制电压来覆盖整个宽带转发带宽。 由于每路窄带信道的频率可配置，因此在地面接收端发现有强台干扰时，则使用窄带转发
信道方案，将转发模块改变为多路窄带转发模式，并设置每个通道的中心频率，使其绕开 强台频率点，这样即使空间存在强台干扰信号，但对于本发明的中继系统来说，实际上机 载中继转发模块并没有受到强台压制，其增益仍然高，放大有用信号的增益足够完成远距 离转发的目的。为了满足各种需求，可以采用不同的配置模式，设置任意多路窄带通道转 发或者宽带通道转发，应用方式灵活。与机载中继转发模块相对应，地面接收模块同样采 取多信道可配置的方案设计，以输出多路频率范围不同的信道信号。
为节省器件数量与设备重量、体积，机载中继转发模块采用共用变频模块与功率放大 模块结构，地面接收模块采用了共用混频部分与中频放大部分结构。实际试验表明，在多 路窄带转发模式下，对于每一窄带通路来说，共用变频模块与功率放大模块会增加不期望 的窄带带外电平，但结合窄带滤波器的带外抑制，使得窄带带外杂波电平增加有限，因此 使用宽带的功率放大模块对于窄带信号来说，引入的杂波是有限的；采用此结构的优点在 于不用针对于每个不同的窄带信道而选择不同的窄带变频模块与功率放大模块，共用结构大量地节约了器件的数量与设备的重量、体积，使得中继转发模快与地面接收模块结构 更为紧凑，高效。
此外，在此机载中继转发模块上还设置特定的数据处理模块，可以采取指定的几种调 制方式对信号进行解调，然后应用专用数传通道将解调得到的数据下传，在地面接收端配 有专用数传通道接收下传的数据。
2.本发明的工作流程
本发明的工作流程如下UHF/VHF源信号经过空间传输后被机载转发部分的机载接收 天线接收，机载接收天线将接收信号输入到机载中继转发模块；当机载中继转发模块工作 在机载接收解调下传模式中，则选择第一电调滤波器组中的任一路窄带信号进行解调处 理，将解调后的数据通过专用数传通道下传到地面接收端；当机载中继转发模块工作在信 息转发模式，则机载中继转发模块将变频后的信号输出，经过宽带滤波器后再输入到机载 转发天线，由机载转发天线向空间发射S波段信号；地面部分工作在地面处理恢复模式时， S波段信号经过空间传输后被地面接收天线接收，将高频信号输入到车载低噪放；信号经 车载低噪放放大后输入到地面接收模块，将S频段信号下变频到UHF/VHF信号；地面接收 模块输出多路UHF/VHF波段宽带信号供后端解调接收处理；地面部分工作在接收数据模式 时，通过数传通道接收解调的数据；飞行控制台将无人机的GPS信息输入到天线伺服控制 模块，地面测控车的GPS与惯导信息也输入到天线伺服控制模块；天线伺服控制模块将天 线控制数据输入到地面接收天线，对其进行控制。
机载中继转发模块内部由机载低噪放、中频放大模块、变频模块、和功率放大模块组 成；机载低噪放将接收信号放大后输入到中频放大模块；中频放大模块由第一放大器、第 一滤波器、第一衰减器、第二衰减器、第一电调滤波器组、第一多路分配器、第一合路器、 窄带解调模块与第二放大器组成。其中，第一多路分配器由信道选择控制信号来选择输出
某l路或几路信号，第一电调滤波器组中包括多个电调滤波器，在多路窄带转发模式下， 中心频率控制信号将分别控制每一个电调滤波器的中心频率，电调滤波器为UHF/VHF波段 的窄带带通可调滤波器，每一个电调滤波器输出一路窄带信号，在宽带转发模式下，第一 多路分配器输出信号至第一滤波器，第一滤波器为UHF/VHF波段宽带滤波器，第一合路器 将多路信号合成为单路信号输出，第一放大器与第二放大器为中频段放大器，放大UHF/VHF 信号，第一衰减器与第二衰减器由增益控制电平来控制衰减量，中频放大模块将UHF/VHF 信号输入到变频模块中，窄带解调模块中配置了多种解调模块，可根据需求进行增减，例如FM、 AM、 nFM、 BPSK、 QPSK、 FSK等解调模块，变频模块将输入的UHF/VHF信号上变频， 变频至S波段，变频模块包括第二滤波器与第一混频器，上变频后的S波段信号将输入到 功率放大模块；功率放大模块将射频信号功率放大，它是机载中继转发模块的末级输出， 由第一隔离器、第三滤波器、第三放大器、第四放大器、第二隔离器、第五放大器、第三 隔离器、与检波器组成。
机载中继转发模块处理宽带信号，因此所采用的器件均为宽带器件，带宽取400MHz。 变频模块中选用集成变频模块，抗干扰能力强，镜像抑制效果好。功率放大模块中采用了 三级功率放大管级联的结构，提高射频信号的增益。第一滤波器滤除掉UHF/VHF波段带外
信号，降低输入第一混频器的中频信号幅度；第二滤波器来滤除变频后的本振信号，可提 高变频模块的隔离度；宽带滤波器为S波段带通滤波器，滤除带外杂波信号，降低功率放 大模块的信号幅度，增加带外滤波的力度，确保电磁兼容条件满足，不影响无人机其他电 子系统。第一电调滤波器组为实现多路窄带转发模式的关键器件，本发明可采用多路电调 滤波器形成多路窄带信道，根据不同需求可以设置任意多路的窄带滤波器。每一个电调滤 波器由中心频率控制信号控制其中心频率，每一路电调滤波器均为UHF/VHF波段的带通滤 波器，其带宽可根据需要选择，例如可选10MHz至50腿z之间。在应用中，电调滤波器带 宽固定，随着中心频率控制信号变化，其中心频率随之上下变化。检波器对输出信号幅度 进行监测，当输出电平达到饱和电平时，监测指示灯亮表示输出已达到饱和状态。
地面部分的工作模式有地面处理恢复模式与接收数据模式，当机载中继子系统设置为 信息转发模式时，地面部分工作于地面处理恢复模式，此时接收到的信号为高频信号，非 UHF/VHF波段信号，因此需要将高频信号下变频转变到UHF/VHF波段信号，地面部分中的 地面接收子系统将把接收到的高频信号重新恢复到UHF/VHF波段信号；当机载中继转发子 系统设置为机载接收解调下传模式时，地面部分工作于接收数据模式，此时接收到的数传 通道数据就是己经解调好的数据信息。
地面接收模块包括第二多路分配器、第二电调滤波器组、第二合路器、第一带通滤波 器、第二混频器、第二带通滤波器、第一中频放大器、数控衰减器、第二中频放大器、第 三带通滤波器、二路功分器、第三中频放大器、四路功分器和第四中频放大器；输入信号 经过第二多路分配器输出多路信号，输出几路信号由信道选择控制信号决定，根据此时机 载中继转发模块的信道工作模式(宽带转发模式、多路窄带转发模式或者频道选择转发模 式)来设定其信道选择控制信号；第二电调滤波器组为多路窄带转发模式下的关键器件，其中每路电调滤波器为s波段带通可调滤波器，其通带带宽可根据需要预先选择，例如 10MHz至50MHz，在工作时其中心频率可调，由中心频率控制信号控制其中心频率在转发 宽带范围内可调，可根据需求采用多个电调滤波器形成多路的窄带通路；第一带通滤波器 为射频段滤波器，滤除带外杂波，将待变频的S波段信号输入到第二混频器中；第二混频 器将S波段信号下变频至UHF/VHF波段，将UHF/VHF信号输入到第二带通滤波器中；第二 带通滤波器为中频段滤波器，滤除带外杂波后，再经过第一中频放大器，信号输入到数控 衰减器；数控衰减器在带内加入设置的衰减量，经过数控衰减器后，将信号输入到第二中 频放大器、第三带通滤波器，之后被输入到二路功分器；二路功分器将信号分为两路等幅 信号，分别再经过两个第三中频放大器后输入到两个四路功分器；两个四路功分器进一步 将信号分为两个四路等幅信号输出，再经过两个第四中频放大器后输出地面接收模块。
地面部分中的地面接收天线，是一个收、发天线，其馈源采用锥筒状背射双线螺旋结 构。超宽带特性有助于无人机已有的通信系统与本发明的中继转发系统频带间隔大，电磁 兼容情况好。该天线经过滤波器后输出两路信号， 一路为转发系统的S波段接收信号，一 路为无人机其他系统应用信号。在机载部分，由于无人机姿态随时改变，因此机载接收天 线、机载转发天线均采用全向天线。
中继转发系统工作在无人机上，而无人机上本身已存在多个电子系统，包括测控系统， 飞控导航系统等；尤其是测控系统与中继转发系统均属通信系统，特别需要保证两系统之 间满足电磁兼容条件，互不影响，因此共采用了以下措施
A、 中继转发子系统的机载转发天线采用右旋圆极化方向，与无人机其他系统极化方 向不同；
B、 在机载中继转发模块与机载转发天线之间增加了宽带滤波器，加大了带外抑制力 度，使得机载中继转发模块输出大功率信号不会影响其他频段信号；
C、 机载中继转发模块通过增益控制电平来改变第一衰减器、第二衰减器的衰减值， 增益控制范围为0至45dB。
附 图 说 明
图1为视距距离图示；
图2为天线控制系统原理框图。
图3为本发明中系统基本组成框图4为本发明中机载中继转发模块框图；图5为本发明中地面接收子系统框图;
图中1.机载接收天线2.机载中继转发模块3.宽带滤波器4.机载转发天线5.地面接收天线6.车载低噪放7.地面接收模块8.天线伺服控制模块9.飞行控制台10.解调接收模块11.UHF/VHF源信号12.接收信号13.上变频信号14.S波段信号15.高频接收信号16.高频放大信号17.天线控制数据18.UHF/VHF信号19.机载低噪放20,中频放大模块21.变频模块22.功率放大模块23.第一滤波器24.第一放大器25.第二衰减器26.第二滤波器27.第一混频器28.第一隔离器29.第三滤波器30.第三放大器31.第四放大器32.第二隔离器33.第五放大器34.第三隔离器35.检波器36.第一带通滤波器37.第二混频器38.第二带通滤波器39.第一中频放大器40.数控衰减器41.第二中频放大器42.第三带通滤波器43.二路功分器44.第三中频放大器45.四路功分器46.第四中频放大器47.天线引导控制机48.高速处理机49.高分辨率图像显示模块50.驱动电路51.第一衰减器52.第二放大器53.第一多路分配器54.第一电调滤波器组55.第一合路器56.第二多路分配器57.第二电调滤波器组58.第二合路器59.窄带解调模块60.专用数传通道
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行说明。
系统基本组成框图如图3所示。本发明中的机载中继转发子系统以无人驾驶直升机为 空中平台，接收远距离通信源发射的UHF/VHF频段内的信号，变频为高频信号后转发，在 地面部分接收高频信号，将其下变频恢复为通信源信号。高频信号频率可根据需求改变， 本说明书中选用S波段为例进行说明。本发明包括机载与地面两大部分，机载部分包括中 继转发子系统，地面部分包括地面接收子系统。机载中继转发子系统有两大工作模式，分别为信息转发模式与机载接收解调下传模 式。信息转发模式具体分为宽带转发模式、多路窄带转发模式与频道选择转发模式。宽带 转发模式将UHF/VHF波段的信号以宽带转发，频带范围宽，例如可取400MHz;多路窄带转 发模式将UHF/VHF波段中的信号划分为多个单独的窄带信号，多路的路数取决于电调滤波 器的个数，窄带带宽可根据需要设定，例如10MHz至50MHz，每路窄带中心频率受控可调， 在多路窄带转发模式下，可将每一路窄带频率范围设置到通信需要的频率点上，同时转发 多路窄带信号；频道选择转发模式根据需要配置多路通道，可以转发任意路窄带通道或者 宽带通道，应用灵活。机载接收解调下传模式中，在机载中继转发模块2内部的中频放大 模块20中，以第一电调滤波器组54中的第一路电调滤波器为例，在其末级加入窄带解调 模块59，根据需求调解电调滤波器的中心频率与带宽，设置窄带解调模块59选用的解调 方式，将解调得到的数据通过专用数传通道60下传发送。
如图3所示，UHF/VHF源信号11经过空间传输后被机载转发部分的机载接收天线1接 收，机载接收天线l将接收信号12输入到机载中继转发模块2;机载中继转发模块2将上 变频信号13输出，经过宽带滤波器3后再输入到机载转发天线4，由机载转发天线4向空 间发射S波段信号14; S波段信号14经过空间传输后被地面接收天线5接收，将高频接 收信号15输入到车载低噪放6;高频接收信号15经车载低噪放6放大后输入到地面接收 模块7，地面接收模块7将高频放大信号16下变频到UHF/VHF信号18;地面接收模块7 输出多路UHF/VHF信号18，供后端解调接收模块10处理；飞行控制台9将无人机的GPS 信息输入到天线伺服控制模块8，地面测控车的GPS与惯导信息也输入到天线伺服控制模 块8;天线伺服控制模块8将天线控制数据17输入到地面接收天线5，对其进行控制。
如图4所示，机载中继转发模块2内部由机载低噪放19、中频放大模块20、变频模 块21、和功率放大模块22组成；机载低噪放19将接收信号放大后输入到中频放大模块 20;中频放大模块20由第一放大器24、第一滤波器23、第一衰减器51、第二衰减器25、 第一电调滤波器组54、第一多路分配器53、第一合路器55、窄带解调模块59与第二放大 器52组成。其中，第一电调滤波器组54中并联了多路电调滤波器，第一多路分配器53 由信道选择控制信号来选择输出某l路或几路信号，在多路窄带转发模式下，中心频率控 制信号将分别控制第一电调滤波器组54中的每路电调滤波器的中心频率，电调滤波器为 UHF/VHF波段的窄带带通可调滤波器，每一个电调滤波器输出一路窄带信号；在频道选择 转发模式下，根据需要选择第一多路分配器53中导通任一路或者任几路，然后再经过第一电调滤波器组54，被设置为导通的通路对应的电调滤波器处于工作状态，对任一路或者 任几路窄带信号进行滤波；在宽带转发模式下，第一多路分配器53输出信号至第一滤波 器23，第一滤波器23为UHF/VHF波段滤波器，第一合路器55将多路信号合成为单路信号 输出至第一放大器24，第一放大器24与第二放大器52为中频段放大器， 放大UHF/VHF波 段信号，第二衰减器25、第一衰减器51由增益控制电平来控制衰减量，中频放大模块20 将UHF/VHF波段信号输入到变频模块21中，窄带解调模块59中配置了多种解调模块，可 根据需求进行增减，例如FM、 AM、 nFM、 BPSK、 QPSK、 FSK等解调模块，解调后的数据通 过专用数传通道60下发，变频模块21将输入的UHF/VHF信号上变频，变频至S波段，变 频模块21包括第二滤波器26与第一混频器27，上变频后的S波段信号将输入到功率放大 模块22;功率放大模块22将射频信号功率放大，它是机载中继转发模块的末级输出，由 第一隔离器28、第三滤波器29、第三放大器30、第四放大器31、第二隔离器32、第五放 大器33、第三隔离器34与检波器35组成。
机载中继转发模块2处理宽带信号，因此所采用的器件均为宽带器件，例如可取 400MHz。机载低噪放19为全系统的第一级输入，要尽量降低设备内部的噪声，其噪声大 小直接影响着中继转发系统的灵敏度；此模块选用了低噪声单片，优化电路设计，噪声系 数为1.7dB。变频模块21中选用集成变频模块器件，抗干扰能力强，镜像抑制效果好。功 率放大模块22中采用了三级功率放大管级联的结构来提高射频信号的增益，每级单独为 一个功率放大模块，输入、输出及中间分别加有第一隔离器28、第二隔离器32和第三隔 离器34。第一滤波器23为UHF/VHF波段滤波器，滤除带外信号，降低输入第一混频器27 的中频信号幅度；第二滤波器26采用腔体滤波器结构，滤除变频后的本振信号，可提高 变频模块21的隔离度；第三滤波器29与宽带滤波器3为S波段带通滤波器，采用腔体滤 波器结构，滤除带外杂波信号，第三滤波器29降低功率放大模块22的信号幅度，宽带滤 波器3增加了带外滤波的力度，确保电磁兼容条件满足，不影响无人机其他电子系统。第 一电调滤波器组54为实现多路窄带转发模式的关键器件，本发明可采用多路电调滤波器 形成多路窄带信道，根据不同需求可以设置任意多路的窄带滤波器。每一个电调滤波器由 中心频率控制信号控制其中心频率，每一路电调滤波器均为UHF/VHF波段的带通滤波器， 其带宽可根据需要选择，例如可选IO MHz至50MHz之间。在应用中，每路电调滤波器带 宽固定，随着中心频率控制信号变化，其中心频率随之上下变化。第一放大器24、第二放 大器52采用级联方式，级间使用第二衰减器25来隔离。第一衰减器51、第二衰减器25由增益控制电平控制，可以通过调节机载中继转发模块的增益控制电平。此增益控制电平 可以根据不同的空间电磁环境与发射源的输出功率来调整合适的增益控制电平当空间电 磁环境差或者发射源输出功率较小时，应将增益控制在满增益的80%以上；当空间电磁环 境好或者发射源输出功率较大时，应将增益控制在满增益的70%或者以下。
地面部分的工作模式有地面处理恢复模式与接收数据模式，当机载中继子系统设置为
信息转发模式时，地面部分工作于地面处理恢复模式，地面部分中的地面接收模块7将把 接收到的高频信号恢复到UHF/VHF波段信号的宽带或窄带信号；当机载中继转发子系统设 置为机载接收解调下传模式时，地面部分工作于接收数据模式，将接收数传通道数据。
如图5及图3所示，地面接收子系统分为地面接收天线5、车载低噪放6和地面接收 模块7。地面接收模块7内部包括第二多路分配器56、第二电调滤波器组57、第二合路器 58、第一带通滤波器36、第二混频器37、第二带通滤波器38、第一中频放大器39、数控 衰减器40、第二中频放大器41、第三带通滤波器42、 二路功分器43、第三中频放大器44、 四路功分器45和第四中频放大器46;输入信号经过第二多路分配器56输出多路信号，输 出几路信号由信道选择控制信号决定，根据此时机载中继转发模块2的信道工作模式(宽 带转发模式、多路窄带转发模式或者频道选择转发模式)来设定其信道选择控制信号；第 二电调滤波器组57为每个窄带信道的关键器件，其中包括多路电调滤波器，每路电调滤 波器均为S波段带通滤波器，其通带带宽可根据需要预先选择，例如lOMHz至50MHz，在 工作时其中心频率可调，由中心频率控制信号控制其中心频率在转发宽带范围内可调，本 发明采用多个电调滤波器创建了多路的窄带通路；第一带通滤波器36为射频段滤波器， 滤除带外杂波，将待变频的S波段信号输入到第二混频器37中；第二混频器37将S波段 信号下变频至UHF/VHF波段，将UHF/VHF信号输入到第二带通滤波器38中；第二带通滤 波器38为中频段滤波器，滤除带外杂波后，再经过第一中频放大器39输入到数控衰减器 40;数控衰减器40在带内加入设置的衰减量，经过数控衰减器40后，将信号输入到第二 中频放大器41、第三带通滤波器42，之后被输入到二路功分器43; 二路功分器43将信号 分为两路等幅信号，分别再经过两个第三中频放大器44后输入到两个四路功分器45;两 个四路功分器45进一步将信号分为四路等幅信号输出，再经过两个第四中频放大器46后 从地面接收模块7输出，并输出至解调接收模块10。
地面接收天线5将S波段信号接收后，经滤波器组输出两路信号， 一路信号供遥控遥 测支路使用，另一路信号供中继转发地面接收子系统使用。后一路信号输入到车载低噪放6，车载低噪放6由输入、输出隔离器加低噪放大管组成，它位于地面接收模块7外部， 与地面接收模块7通过高频电缆连接，要求高频电缆的插损小于4dB。车载低噪放6噪声 系数为1. 3dB，将S波段信号输入到地面接收模块7中。第二带通滤波器38滤除带外杂波， 第一中频放大器39将UHF/VHF信号进行放大，由于转发段距离不远，且地面接收天线增 益、中继转发输出饱和功率较大，因此在地面接收模块7内加入数控衰减器40模块，根 据输入信号的强度，来选择下变频模块21的增益。最后经过二路功分器43、四路功分器 45将输出信号扩成多路输出，以供后端多通道同时接收、解调，本发明中选择8路输出。 由于UHF/VHF波段带宽很宽，因此所选用的第一中频放大器39、第二中频放大器41、第 三中频放大器44、第四中频放大器46、数控衰减器40、 二路功分器43、四路功分器45 均为宽带器件，以满足带内平坦度指标要求。
本发明所述的中继转发系统具有中继转发的能力，并且转发频带宽，灵敏度高，有抗 强台干扰能力，对于远距离弱信号也可以进行转发、接收，该系统达到了设计的初衷，即 通过无人直升机高度的升高来提高UHF/VHF信号通信距离的目的。结合无人直升机机动灵 活的特点，本发明可应用于电视、广播等领域。
权利要求
1. 用于无人驾驶直升机的中继转发系统，该系统由机载部分和地面部分组成，其中地面部分包括地面天线伺服子系统与解调接收模块，其特征在于机载部分包括机载中继转发子系统，地面部分还包括地面接收子系统；机载部分搭载着中继转发子系统，由机载接收天线(1)、机载中继转发模块(2)、宽带滤波器(3)与机载转发天线(4)四个模块组成；地面部分中的地面接收子系统包括三个模块地面接收天线(5)、车载低噪放(6)与地面接收模块(7)；UHF/VHF波段信号(11)经过空间传输后被机载中继转发子系统的机载接收天线(1)接收，机载接收天线(1)将接收信号(12)输入到机载中继转发模块(2)；机载中继转发模块(2)将变频后的信号(13)经过宽带滤波器(3)后输入到机载转发天线(4)，由机载转发天线(4)向空间发射S波段信号(14)；S波段信号经过空间传输后被地面接收天线(5)接收，将高频信号(15)输入到车载低噪放(6)；信号经车载低噪放(6)放大后输入到地面接收模块(7)，地面接收模块(7)将高频信号(16)下变频到UHF/VHF波段信号(18)；地面接收模块(7)输出多路UHF/VHF波段宽带信号(18)，供后端解调接收模块(10)处理。
2、 根据权力要求l所述的用于无人驾驶直升机的中继转发系统，其特征在于 该系统中的机载中继转发子系统以无人驾驶直升机为空中平台，接收远距离通信源发射的UHF/VHF频段内的信号，变频为高频信号后转发，在地面接收端的地面部分接收高频 信号，将其下变频恢复为通信源信号；该系统的机载中继转发子系统的工作模式有信息转发模式与机载接收解调下传模式， 该系统的地面部分的工作模式有地面处理恢复模式与接收数据模式，其中信息转发模式又 包括宽带转发模式、多路窄带转发模式与频道选择转发模式。
3、 根据权利要求2所述的用于无人驾驶直升机的中继转发系统，其特征在于 所述的宽带转发模式，机载中继转发子系统对整个宽带信号进行转发，带宽根据需求进行选择；所述的多路窄带转发模式，机载中继转发子系统使用多路通道，每路通道带宽固定， 每路通道中心频率在宽带范围内根据需求进行调整，每路通道独立互不干扰；所述的频道选择转发模式，通过配置机载中继转发子系统，选择任意几路窄带通道或者宽带通道进行转发；所述的机载接收解调下传模式，机载中继转发模块(2)接收信号后采用特定的解调方式进行解调，将解调得到的数据通过专用数传通道(60)下传；所述的地面处理恢复模式，当机载中继转发子系统设置为信息转发模式时，地面部分 将把接收到的高频信号恢复到UHF/VHF波段信号的宽带或窄带信号；所述的接收数据模式，当机载中继转发子系统设置为机载接收解调下传模式时，地面 接收部分将通过专用数传通道(60)接收解调的数据。
4、 根据权利要求1所述的用于无人驾驶直升机的中继转发系统，其特征在于所述的 机载中继转发模块(2)内部由机载低噪放(19)、中频放大模块(20)、变频模块(21)、 和功率放大模块(22)组成；机载低噪放(19)将接收信号放大后输入到中频放大模块(20);中频放大模块(20)包括第一放大器(24)、第一滤波器(23)、第一衰减器(51)、 第二衰减器(25)、第一电调滤波器组(54)、第一多路分配器(53)、第一合路器(55)、 第二放大器(52)与窄带解调模块(59)，其中，第一多路分配器(53)由信道选择控制 信号来选择输出某1路或几路信号，在多路窄带转发模式下，中心频率控制信号将分别控 制第一电调滤波器组(54)中的每一个电调滤波器的中心频率，电调滤波器为UHF/VHF波 段的窄带带通可调滤波器，每一个电调滤波器输出一路窄带信号，在宽带转发模式下，第 一多路分配器(53)输出信号至第一滤波器(23)，第一滤波器(23)为UHF/VHF波段滤 波器，第一合路器(55)将多路信号合成为单路信号输出至第一放大器(24)，第一放大 器(24)与第二放大器(52)为中频段放大器，放大UHF/VHF波段信号，第二衰减器(25)、 第一衰减器(51)由增益控制电平来控制衰减量，中频放大模块(20)将UHF/VHF波段信 号输入到变频模块(21)中；变频模块(21)将输入信号上变频，变频至S波段，变频模块(21)包括第二滤波器 (26)与第一混频器(27)，上变频后的S波段信号输入到功率放大模块(22);功率放大模块(22)将射频信号功率放大，它是机载中继转发模块(2)的末级输出， 由第一隔离器(28)、第三滤波器(29)、第三放大器(30)、第四放大器(31)、第二隔离 器(32)、第五放大器(33)、第三隔离器(34)、与检波器(35)组成。
5、 根据权利要求l所述的用于无人驾驶直升机的中继转发系统，其特征在于所述的 地面接收模块(7)包括第二多路分配器(56)、第二电调滤波器组(57)、第二合路器(58)、 第一带通滤波器(36)、第二混频器(37)、第二带通滤波器(38)、第一中频放大器(39)、 数控衰减器(40)、第二中频放大器(41)、第三带通滤波器(42)、 二路功分器(43)、第 三中频放大器(44)、四路功分器(45)和第四中频放大器(46);信号输入到第二多路分配器(56)，由信道选择控制信号控制其输出1路或者多路信号；在多路窄带转发模式或者频道选择转发模式下，第二多路分配器将多路信号输入到第 二电调滤波器组(57)、中心频率控制信号将分别设置每路电调滤波器的中心频率；在宽带转发模式下，第二多路分配器仅输出一路整宽带信号输入到第一带通滤波器中(36) ，第一带通滤波器(36)为射频段滤波器，滤除带外杂波； 第二合路器将各路信号合并为单路信号，并将待变频的S波段信号输入到第二混频器(37) 中；第二混频器(37)将S波段信号下变频至UHF/VHF波段，将UHF/VHF波段信号输入到 第二带通滤波器(38)中；第二带通滤波器(38)为中频段滤波器，滤除带外杂波后，再经过第一中频放大器(39)， 信号输入到数控衰减器(40);数控衰减器(40)在带内加入设置的衰减量，经过数控衰减器(40)后，将信号输入 到第二中频放大器(41)与第三带通滤波器(42)，之后被输入到二路功分器(43);二路功分器(43)将信号分为两路等幅信号，分别再经过两个第三中频放大器(44) 后输入到两个四路功分器(45);两个四路功分器(45)进一步将信号分为四路等幅信号输出，再经过两个第四中频放 大器(46)后，从地面接收模块(7)输出。
6、 根据权利要求l所述的用于无人驾驶直升机的中继转发系统，其特征在于所述的 机载接收天线(1)和机载转发天线(4)均为宽频带天线，并且均为全向天线。
7、 根据权利要求l所述的用于无人驾驶直升机的中继转发系统，其特征在于所述的 地面接收天线(5)为宽波段宽频带接收天线，在中继转发系统中接收转发后的高频段信号。
8、 根据权利要求l所述的用于无人驾驶直升机的中继转发系统，其特征在于所述的 机载中继转发子系统采用如下电磁兼容保障手段A、 中继转发子系统的机载转发天线(4)为圆极化方向天线，圆极化方向与测控系统 圆极化方向相反；B、 在机载中继转发模块(2)与机载转发天线(4)之间增加了宽带滤波器(3);C、 机载中继转发模块(2)通过增益控制电平来改变第一衰减器(51)与第二衰减器 (25)的衰减值。
全文摘要
本发明公开了一种用于无人驾驶直升机的中继转发系统。本发明利用无人直升机高度升高来提升信号在空间信道中传输的质量，远距离处仍可对弱信号中继转发，达到扩大通信距离的目的；本发明特点在于灵敏度高，动态范围大，转发频带宽，抗干扰性强。本发明包括机载部分与地面部分两大部分。机载部分搭载着中继转发子系统，由机载接收天线、机载中继转发模块、宽带滤波器与机载转发天线四个模块组成。地面部分包括地面接收子系统。地面接收子系统包括三个模块地面接收天线、车载低噪放与地面接收模块。本发明系统简洁、高效、可靠、成本低，配合无人机的灵活机动性，可以被应用于电视、广播等领域。
文档编号H04B7/26GK101296019SQ200810113098
公开日2008年10月29日 申请日期2008年5月27日 优先权日2008年5月27日
发明者常啸鸣, 张晓林, 征 谭, 鲍君海 申请人:北京航空航天大学