專利名稱：：一種航空通信壓擴系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種航空通信壓擴系統(tǒng)，其用于地面與航空器之間基于公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)的通信。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著便攜式電子設(shè)備特別是移動電話的日益普及，在民用航空器上使用移動電話和其他電子設(shè)備的現(xiàn)象也日漸增多，對飛行安全已構(gòu)成威脅。大量證據(jù)表明在飛機上使用移動電話等便攜式電子設(shè)^產(chǎn)生電磁干擾，造成飛機導(dǎo)航設(shè)備及自動駕駛系統(tǒng)等失靈進而嚴(yán)重危及航空器的飛行安全。特別是航空器無線電導(dǎo)航和通信系統(tǒng)在起飛、爬升、進近和著陸階段，由于航空器高度較低，任何電磁干擾都有可能造成機毀人亡的嚴(yán)重后果。對導(dǎo)航系統(tǒng)會產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備包括主動和非主動的信號發(fā)射設(shè)備，其中有顯著影響的是主動信號發(fā)射設(shè)備，如移動電話。根據(jù)國際公約規(guī)定，現(xiàn)行導(dǎo)航系統(tǒng)頻道分別是1200兆赫、110兆赫、75兆赫，其他的信號發(fā)生器不得采用這些頻道。但是，目前移動電話的頻道如GSM系統(tǒng)是900兆赫、CDMA系統(tǒng)是800兆赫，這些公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)所使用的頻段與導(dǎo)航系統(tǒng)十分接近。一旦移動電話頻率發(fā)生改變，與機上電子設(shè)備頻率一一致或者發(fā)生干擾就十分危險。其他非主動信號發(fā)射設(shè)備如筆記本電腦、電子游戲機、攝像機和錄音機等由于使用了高頻率的時鐘振蕩器，也會產(chǎn)生千擾。另外激光唱盤和CD-ROM設(shè)備，由于激光傳感器從盤上讀取信息時會產(chǎn)生短暫的電壓脈沖，足以干擾客艙地板下面的電子系統(tǒng)。國際上，包括美國、加拿大、歐洲聯(lián)合航空局、新西蘭在內(nèi)的許多國家民航當(dāng)局和3航空公司在限制使用便攜式電子設(shè)備方面先后制定了有關(guān)身見章和程序。中國民航總局也先后制定了有關(guān)規(guī)章，要求航空公司在起飛前對旅客進行廣播提示關(guān)閉移動電話。但是，仍有個別旅客缺乏安全意識和法律觀念，對于機組的廣播無動于衷，有意或無意地造成了多起險情，有的接近事故邊緣，嚴(yán)重危及他人生命和財產(chǎn)的安全。近年來，隨著通信事業(yè)的飛速發(fā)展，移動電話的使用已相當(dāng)普及，從商務(wù)和民用方面來說，非常急切要求在飛機上實現(xiàn)通信。以打電話為例，乘客在規(guī)定的時間和區(qū)域撥通電話，手機信號首先被機載個人通訊設(shè)備接收，然后傳輸?shù)酵ㄓ嵭l(wèi)星上，地面接收器再將衛(wèi)星信號發(fā)送至電話網(wǎng)絡(luò)，才能連接到被呼叫的人，最終實現(xiàn)乘客與地面人員交談。目前，高空通訊費用定價為每分鐘5美元(約合30多元人民幣)，如此昂貴的資費令人望而卻步，還有人擔(dān)心，航空公司會將高空通訊設(shè)備高昂的成本，通過機票價格上漲，變相轉(zhuǎn)嫁給旅客。因此有必要開發(fā)一種相對簡單的通信系統(tǒng)，其可以在保證安全實時通信的前提下降低通信成本。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種建設(shè)成本低、結(jié)構(gòu)簡單的航空通信壓擴系統(tǒng)。本實用新型所采用的技術(shù)方案是這樣的一種航空通信壓擴系統(tǒng)，包括地面站、天線系統(tǒng)、航空端及網(wǎng)管系統(tǒng)組成，地面站輸入端與信號源連接，地面站的輸出端與天線系統(tǒng)連接用于把處理后的信號輸送至天線系統(tǒng)進行信號發(fā)射，航空端設(shè)于4元空器上用于接收地面站發(fā)射的信號并解壓后將信號覆蓋于整個機搶，網(wǎng)管系統(tǒng)與地面站連接用于監(jiān)控信號傳輸與計數(shù)。上述航空通信壓擴系統(tǒng)，所述地面站包括近端雙工器、上下^f于一體推動器、壓擴模塊、低噪放、高功放、遠端雙工器、導(dǎo)頻處理單元、監(jiān)控模塊及遠程通信^莫塊，沿信號的壓縮處理步驟，所述近端雙工器、上下行一4體推動器、壓擴模塊、高功放及遠端雙工器的輸出端與輸入端依次連接用于對下行信號的壓縮處理，近端雙工器的輸入端與信號源連接，遠端雙工器的輸出端與天線系統(tǒng)連接，所述遠端雙工器、低噪放、壓擴模塊、上下行一體推動器及近端雙工器的輸出端與輸入端依次連接用于對上行信號的解壓處理，所述監(jiān)控模塊分別與上下行一體推動器、壓擴模塊及高功放連接用于監(jiān)控和檢測各模塊的通信狀態(tài)，所述導(dǎo)頻處理單元與監(jiān)控模塊連接用于向監(jiān)控模塊提供基準(zhǔn)頻率，所述遠程通信模塊與監(jiān)控才莫塊連接用于監(jiān)控信號的遠程傳輸。上述航空通信壓擴系統(tǒng)，所述航空端包括機外天線、近端雙工器、上行低噪下行功放一體化、壓擴模塊、上行功放下行低噪一體化、遠端雙工器、機搶天線、監(jiān)控^莫塊及導(dǎo)頻處理單元，所述一幾外天線、近端雙工器、下行低噪上行功放一體化、壓擴模塊、上行功放下行低噪一體化、遠端雙工器及機搶天線的輸出端與輸入端依次連接用于對下行信號進行解壓縮處理并覆蓋至機搶，所述機艙天線、遠端雙工器、上行功放下行低噪一體化、壓擴模塊、上行低噪下行功放一體化、近端雙工器及機處天線的輸出端與輸入端依次連接用于對上行信號進行壓縮處理并輸送至機外天線進行發(fā)射，所述監(jiān)控模塊與上行低噪下行功放一體化、壓擴模塊、上行功放下行低噪一體化分別連接用于監(jiān)控和檢測各^t塊的通信狀態(tài)，導(dǎo)頻處理單元與監(jiān)控模塊連接用于向監(jiān)控模塊提供基準(zhǔn)頻率。通過采用前述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是基站信號經(jīng)過上下行一體推動器的前置放大，送到壓擴模塊中進行頻段壓縮處理并進行頻率搬移，接著送到高功放進行功率放大，然后通過天線系統(tǒng)發(fā)射上去，航空端的機外天線把接收到的信號經(jīng)過低噪聲放大后在壓擴模塊中進行解壓處理并進行多普勒頻差校正，然后通過機內(nèi)天線在航空器內(nèi)進行信號覆蓋,相對于現(xiàn)有的通過通迅衛(wèi)星進行通信，且有時延小、成本^f氐等優(yōu)點，且頻率隔離大，不會危及飛行安全。圖1為實施例的系統(tǒng)方框圖2為實施例地面站系統(tǒng)原理方框圖3為實施例航空端系統(tǒng)原理方框具體實施方式參考圖1、圖2及圖3，實施例公開一種航空通信壓擴系統(tǒng)，包括地面站、天線系統(tǒng)、航空端及網(wǎng)管系統(tǒng)組成，地面站輸入端與信號源連接，當(dāng)信號下行時，地面站的輸出端與天線系統(tǒng)連接用于把處理后的信號輸送至天線系統(tǒng)進行信號發(fā)射，航空端設(shè)于航空器上用于接收地面站發(fā)射的信號并解壓后將信號覆蓋于整個機搶，網(wǎng)管系統(tǒng)與地面站連接用于監(jiān)控信號傳輸與計數(shù)。當(dāng)信號上行時，信號的傳輸鏈路與前述過程剛好相反。具體地說地面站把信號源(比如GSM、CDMA等制式)進^f于頻帶壓縮并進行頻率轉(zhuǎn)換，由大功率功放放大，然后通過天線系統(tǒng)把信號發(fā)射到飛機上，由航空端接收后并進行頻帶解擴及頻率還原，覆蓋整個機搶區(qū)域，從而實現(xiàn)飛行中的高空通信。采用監(jiān)控單元對由于飛機高速飛行產(chǎn)生的多普勒頻移及遠距離傳輸產(chǎn)生的時延進行修正，采用地面站集中監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用短信、數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計系統(tǒng)對業(yè)務(wù)進行統(tǒng)計。參考圖2，實施例的所述地面站包括近端雙工器、上下行一體推動器、壓擴模塊、低噪放、高功放、遠端雙工器、導(dǎo)頻處理單元、監(jiān)控模塊及遠程通信模塊，沿信號的壓縮處理步驟，所述近端雙工器、上下行一體推動器、壓擴模塊、高功》文及遠端雙工器的輸出端與輸入端依次連接用于對下行信號的壓縮處理，近端雙工器的輸入端與信號源連接，遠端雙工器的輸出端與天線系統(tǒng)連接，所述遠端雙工器、低噪放、壓擴模塊、上下行一體推動器及近端雙工器的輸出端與輸入端依次連接用于對上行信號的解壓處理，所述監(jiān)控模塊分別與上下行一體推動器、壓擴模塊及高功放連接用于監(jiān)控和檢測各模塊的通信狀態(tài)，所述導(dǎo)頻處理單元與監(jiān)控模塊連接用于向監(jiān)控模塊提供基準(zhǔn)頻率，并對由于飛機高速飛行所產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)頻率偏移進行校準(zhǔn)修正，所述遠程通信模塊與監(jiān)控模塊連接用于同整個通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理中心監(jiān)控信號的遠程傳輸，以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)監(jiān)視。其中所述壓擴-漠塊采用本申請人在中國大陸申請的名稱為數(shù)字移頻直放站專利文獻中所揭示的數(shù)字信號處理裝置，所述數(shù)字信號處理裝置包括下行信號處理裝置及上行信號處理裝置，所述下行信號處理裝置由輸出端與輸入端依次串聯(lián)連接的變頻器、濾波器、數(shù)字增益控制器、低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、可編程序控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、低通濾波器、IQ調(diào)制器、濾波器及變頻器組成，所述上行信號處理裝置由輸出端與輸入端依次串聯(lián)連接的變頻器、濾波器、數(shù)字增益控制器、低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、可編程序控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、低通濾波器、IQ調(diào)制器、濾波器及變頻器組成，所述下行信號處理裝置與上行信號處理裝置共用一個可編程序控制器且首尾端分別共用一個變頻器，所述數(shù)字信號處理裝置還設(shè)有監(jiān)控單元、時間單元及電源單元，所述監(jiān)控單元、時間單元及電源單元分別與可編程序控制器連接用于執(zhí)行監(jiān)控功能、時序控制及提供電源。所述上下行一體推動器包括濾波器及功率放大器，其用于對基站系統(tǒng)輸入、輸出的上、下行信號進行濾波放大處理；所述遠程通信模塊為某一制式手機模塊，其可以同網(wǎng)管中心進行數(shù)據(jù)遠程通信；所述導(dǎo)頻處理單元用于實現(xiàn)從導(dǎo)頻信號調(diào)制或者解調(diào)功能，由FPGA芯片進行處理；上述實施例中，所述壓擴模塊采用6載頻，利用數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)頻帶壓縮及解壓，并可對頻帶進行調(diào)整，帶寬在100M~1.5G都可以采用，近端雙工器及遠端雙工器都使用30M帶寬的雙工器，具有較好的可擴展性。同時采用金屬腔體濾波，收發(fā)隔離度高、增益平坦度好、穩(wěn)定性高、噪聲系數(shù)低。具體技術(shù)指標(biāo)如下表:參數(shù)指標(biāo)下行上行輸入頻率基站系統(tǒng)頻率230~245MHz輸出頻率255~270MHZ基站系統(tǒng)頻率最大輸出功率37~43dBm:掘Bm:載頻數(shù)66最大增益60~100犯60~100犯增益控制范圍》30dB范圍>30dB范圍噪聲系數(shù)《5犯《5dB系統(tǒng)時延《10us系統(tǒng)駐波比《1.5輸入輸出阻抗50Q輸入輸出接頭類型N型(陰)供電電源AC220V或DC48VAC220V或DC48V參考圖3,實施例的航空端包括機外天線、近端雙工器、上行低噪下行功放一體化、壓擴^^莫塊、上行功放下行低噪一體化、遠端雙工器、機艙天線、監(jiān)控模塊及導(dǎo)頻處理單元，所述機外天線、近端雙工器、上行低噪下行功放一體化、壓擴模塊、上行功放下行低噪一體化、遠端雙工器及機艙天線的輸出端與輸入端依次連接用于對下行信號進行解壓縮處理并覆蓋至機搶，所述機艙天線、遠端雙工器、上行功放下行低噪一體化、壓擴4莫塊、上行低噪下行功放一體化、近端雙工器及機處天線的輸出端與輸入端依次連接用于對上行信號進行壓縮處理并輸送至機外天線進行發(fā)射，所述監(jiān)控模塊與上行低噪下行功放一體化、壓擴模塊、上行功放下行低噪一體化分別連接用于監(jiān)控和檢測各模塊的通信狀態(tài)，導(dǎo)頻處理單元與監(jiān)控模塊連接用于向監(jiān)控模塊提供基準(zhǔn)頻率。所述壓擴才莫塊采用與地面站相同的壓擴^^塊；所述上行低噪下行功放一體化用于實出對用戶上行低噪聲濾波放大及8對基站系統(tǒng)下行信號的功率放大處理；所述上行功放下行低噪一體化用于實現(xiàn)對基站系統(tǒng)下行信號的低噪聲濾波放大及對用戶上行信號的功率放大處理；所述監(jiān)控模塊用于實現(xiàn)如下功能1)監(jiān)控模塊通過RS232接口接收上位機發(fā)下來的數(shù)據(jù)，然后解析所收到的數(shù)據(jù)，進行相應(yīng)的操作，如設(shè)置ATT,開關(guān)等；2)監(jiān)控模塊內(nèi)還有485接口，可以其它模塊如低噪放模塊通信；3)監(jiān)控模塊內(nèi)有符合移動通信協(xié)議告警的各種接口，如掉電告警、外部告警接口，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有告警產(chǎn)生時，監(jiān)控模塊將實時把告警信息上報給監(jiān)控中心。接口方式1RS-232接口；2RS-485接口；3GSMMODEM(data)方式；4GSMMODEM(SMS)方式；航空端主要實現(xiàn)的功能地面站信號經(jīng)過機外天線接收后，低噪聲放大電路進行前置放大，然后送到壓擴模塊中進行頻段解擴處理并進行頻率還原，接著把還原后的信號送到功率放大器進行功率放大，最后通過機艙天線覆蓋整個機搶。機艙內(nèi)信號通過機搶天線接收后，經(jīng)過低噪聲放大器進行放大，在壓擴模塊進行頻帶壓縮處理并進行頻率搬移，然后通過功率放大器進行功率放大，最后由機外天線發(fā)射到地面。監(jiān)控模塊實現(xiàn)整個設(shè)備各個參數(shù)量的設(shè)置查詢，可以實現(xiàn)實時的監(jiān)控功能，具有本地監(jiān)控(與PC通信)，并可以通過液晶顯示模塊進行本地操作。導(dǎo)頻處理單元用于實現(xiàn)同步處理，相位頻率校準(zhǔn)。電源模塊采用高穩(wěn)定，長壽命模塊，并設(shè)計備用電源。航空端的壓擴模塊采用6載頻，利用數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)頻帶壓縮及解壓，并可對頻帶進行調(diào)整，適用于100M-1.5G帶寬，使用30M帶寬的雙工器,具有較好的可擴展性，采用鑄鋁整體機箱，功能模塊化設(shè)計及防振設(shè)計,多普勒效應(yīng)頻差采用地面同步校正。其技術(shù)指標(biāo)如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由于航空端安裝在飛機上，飛機在航空航線上高空高速飛行，這種運動方式固有的性質(zhì)對于微波通信系統(tǒng)的傳輸性能起決定性的因素。傳輸距離、信號場強覆蓋、多普勒頻移等等問題都影響航空壓擴系統(tǒng)指標(biāo)。現(xiàn)假設(shè)飛機飛行高度為10km,飛行速度為800km/H，即飛機在對流層中飛行，按電磁學(xué)垂直分布對大氣層分層(電分層)，對流層、平流層里的空氣分子基本沒有電離，以分子狀態(tài)存在，空氣呈中性。1)傳輸距離自由空間通信距離方程設(shè)發(fā)射功率為PT，發(fā)射天線增益為GT,工作頻率為f.接收功率為PR，接收天線增益為GR，收、發(fā)天線間距離為R,那么電波在無環(huán)境干擾時，傳播途中的電波損耗LO有以下表達式LO(dB)=10Lg(PT/PR)=32.45+20Lgf(MHz)+20LgR(km)-GT(dB)-GR(dB)這里，工作頻率f待定(100M~1500M),傳輸距離R范圍10kra~100km,因此發(fā)射及接收天線增益要足夠大。2)信號場強覆蓋根據(jù)設(shè)備的輸出功率及重發(fā)天線的類型預(yù)測設(shè)備開通后的覆蓋范圍及覆蓋效果。在基本確定了設(shè)備的功率、重發(fā)天線的高度后，可對信號覆蓋范圍作一個初步的測算，利用陸地移動通信電波傳播衰耗特性，通過Okumura模型可計算路徑損耗。0kumra經(jīng)驗公式如下Lm-69.55+26.161gf-13.821og(hb)-a(hm)+[44.9-6.51log(hb)]log(d)其中a(hm)為修正因子，對于中小城市a(hm)=2.53hm-3.8;大城市a(hm)=3.2[lg(ll.75km)]12-4.97hm為移動用戶天線高度，取hm=l.5ra,則a(hm)=0,通過路徑損耗Lm可以測出覆蓋距離。3)多普勒頻移當(dāng)終端在高速運動中通信，特別是移動情況下，終端和基站都有直視信號，接收端的信號頻率會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為多普勒頻移。因此接收信號的頻率為fr=ft土fd=ft±(vr.ft)/c式中，fr是接收信號頻率；fd是多普勒頻移；vr是飛機和地面站的相對速度，多普勒頻移的正負號由衛(wèi)星的運動方向決定，靠近為正，遠離為負。多普勒效應(yīng)對軟切換的影響表現(xiàn)在，它會影響到終端的同頻鄰區(qū)測量性能，隨著頻偏的增加用戶終端的測量性能也隨之下降，當(dāng)頻偏超過某一門限后，軟切換流程將無法觸發(fā)。4)信號源(基站)的要求由于基站(信號源)與用戶間的距離>100公里，其時延較長，將影響通信，因此，可以采用雙時基基站以滿足時延要求。權(quán)利要求1、一種航空通信壓擴系統(tǒng)，其特征在于包括地面站、天線系統(tǒng)、航空端及網(wǎng)管系統(tǒng)組成，地面站輸入端與信號源連接，地面站的輸出端與天線系統(tǒng)連接用于把處理后的信號輸送至天線系統(tǒng)進行信號發(fā)射，航空端設(shè)于航空器上用于接收地面站發(fā)射的信號并解壓后將信號覆蓋于整個機艙，網(wǎng)管系統(tǒng)與地面站連接用于監(jiān)控信號傳輸與計數(shù)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空通信壓擴系統(tǒng)，其特征在于所述地面站包括近端雙工器、上下行一體推動器、壓擴模塊、低噪放、高功放、遠端雙工器、導(dǎo)頻處理單元、監(jiān)控模塊及遠程通信模塊，沿信號的壓縮處理步驟，所述近端雙工器、上下行一體推動器、壓擴模塊、高功放及遠端雙工器的輸出端與輸入端依次連接用于對下行信號的壓縮處理，近端雙工器的輸入端與信號源連接，遠端雙工器的輸出端與天線系統(tǒng)連接，所述遠端雙工器、低噪放、壓擴模塊、上下行一體推動器及近端雙工器的輸出端與輸入端依次連接用于對上行信號的解壓處理，所述監(jiān)控模塊分別與上下行一體推動器、壓擴模塊及高功放連接用于監(jiān)控和檢測各模塊的通信狀態(tài)，所述導(dǎo)頻處理單元與監(jiān)控模塊連接用于向監(jiān)控模塊提供基準(zhǔn)頻率，所述遠程通信模塊與監(jiān)控模塊連接用于監(jiān)控信號的遠程傳輸。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的航空通信壓擴系統(tǒng)，其特征在于所述航空端包括機外天線、近端雙工器、上行低噪下行功放一體化、壓擴模塊、上行功放下行低噪一體化、遠端雙工器、機搶天線、監(jiān)控才莫塊及導(dǎo)頻處理單元，所述機外天線、近端雙工器、下行低噪上行功放一體化、壓擴模塊、上行功放下行低噪一體化、遠端雙工器及機搶天線的輸出端與輸入端依次連接用于對下行信號進行解壓縮處理并覆蓋至機艙，所述機艙天線、遠端雙工器、上行功放下行低噪一體化、壓擴模塊、上行低噪下行功放一體化、近端雙工器及機處天線的輸出端與輸入端依次連接用于對上行信號進行壓縮處理并輸送至機外天線進行發(fā)射，所述監(jiān)控模塊與上行低噪下行功放一體化、壓擴模塊、上行功放下行低噪一體化分別連接用于監(jiān)控和檢測各模塊的通信狀態(tài)，導(dǎo)頻處理單元與監(jiān)控模塊連接用于向監(jiān)控模塊提供基準(zhǔn)頻率。專利摘要本實用新型提供一種建設(shè)成本低、結(jié)構(gòu)簡單的航空通信壓擴系統(tǒng)，包括地面站、天線系統(tǒng)、航空端及網(wǎng)管系統(tǒng)組成，地面站輸入端與信號源連接，地面站的輸出端與天線系統(tǒng)連接用于把處理后的信號輸送至天線系統(tǒng)進行信號發(fā)射，航空端設(shè)于航空器上用于接收地面站發(fā)射的信號并解壓后將信號覆蓋于整個機艙，網(wǎng)管系統(tǒng)與地面站連接用于監(jiān)控信號傳輸與計數(shù)。本實用新型用于地面與航空器之間的通信，具有時延小、成本低等優(yōu)點，且不會危及飛行安全。文檔編號H04B7/15GK201282454SQ20082014569公開日2009年7月29日申請日期2008年9月23日優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日發(fā)明者林志華申請人:林志華