关键词：GPS；飞行试验；无线系统
引言
现有的GPS信号转发系统是一种有线转发系统，通过馈线把测试系统GPS接收天线所接收到的卫星信号传送到座舱来，手持式GPS接收机再通过快速分离插头与信号馈线的连接来接收信号。这种有线转发系统不仅布线方案复杂，只能在有限的距离内使用，给试飞员的飞行操作带来不便，而且存在应急弹射时的安全隐患。同时由于功耗分配限制，有线转发系统仅可为单台手持式GPS接收机提供信号。
1 GPS无线转发系统
本文设计的飞机试飞测试GPS时间系统主要有以下5部分组成：测试系统GPS接收天线、测试系统GPS接收机、二分路放大器、GPS发射天线和手持式GPS接收机，如图1所示。
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图1 GPS无线转发系统
图中测试系统GPS天线由二分路放大器供电并接收卫星信号，传输至二分路放大器，二分路放大器由测试系统供电将GPS信号分为2路，一路提供给测试系统，为测试系统提供时间基准。另一路提供给座舱的GPS发射天线。发射天线发射GPS信号供给手持GPS接收机接。
具体工作原理为：上行供电的机载GPS信号无线转发系统，通过机载测试系统GPS接收机的天线接口为二分路放大器和测试系统GPS接收天线提供上行的直流5V电源，GPS发射天线采用无源天线。加装的测试系统GPS接收天线接收到GPS信号后，通过二分路放大器对信号进行分路，一路信号发送至测试系统GPS接收机，另一路信号经过滤波和放大，发送至无源GPS发射天线辐射出去。GPS发射天线布置在座舱内，在试飞飞机的座舱内覆盖GPS信号，为手持式GPS接收机提供信号，手持式GPS接收机通过其内置的GPS天线接收到GPS信号。
2 系统内部信号处理
在基于下行供电的机载GPS信号无线转发系统的系统设计中，如图2所示，载机GPS接收天线将接收到的GPS信号进行两级滤波和放大，然后将GPS信号传送至二分路放大器。GPS信号进入二分路放大器首先经过电源处理部分，该电源处理部分负责从载机卫星导航系统的GPS接收天线的接口提取电源功率，同样严格控制功耗，防止电流过大导致载机卫星导航系统的天线接口供电部分烧毁，另一方面进行功率分配为二分路放大器的信号射频支路和有源GPS发射天线提供电能；然后GPS信号经过防雷击处理后进行二分路，其中一路信号传送至测试系统GPS接收机，另一路GPS信号传送至二分路放大器的信号处理部分。二分路放大器的信号处理部分对信号进行滤波和放大，同样采用前置滤波和多点陷波技术，具有较强的杂波和谐波抑制能力，避免无用电磁信号对飞机座舱内的其它电子设备产生干扰，经过滤波和放大后的GPS信号传送至GPS发射天线。
GPS发射天线对接收到的GPS信号再次进行滤波和放大，以达到信号发射的射频条件，GPS发射天线在试飞飞机座舱内覆盖GPS信号，手持式GPS接收机通过其内置的GPS天线接收到GPS信号。由于二分路放大器和测试系统GPS接收机的供电电源不同，二分路放大器内的直流隔断部分实现载机卫星导航系统和测试系统GPS接收机的天线接口之间的电源隔离，以防止两种电源接口之间发生供电冲突。
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图2 基于下行供电的机载GPS信号无线转发系统
3 结论
与现有的机载GPS信号有线转发系统相比，本文所设计的机载GPS信号无线转发系统采用无线传输方式将GPS信号发送至手持式GPS接收机，避免了有线连接在座舱环境内复杂的布线设计。同时，无线发射对座舱内的其他设备不产生干扰，不妨碍试飞员的飞行操作，消除了有线转发系统存在的应急弹射时的安全隐患，且在GPS信号覆盖范围内接收不受限，可以同时为多个手持式GPS接收机提供GPS信号。另外，本系统所设计的机载GPS信号无线转发系统还具有供电方式简单、功耗低、体积小和便于在机上布置的优点，能推广应用于后续型号飞机试飞测试任务中。
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论文作者:乔嘉,董青
论文发表刊物:《科学与技术》2019年19期
论文发表时间:2020/4/29
标签：信号论文; 天线论文; 系统论文; 接收机论文; 放大器论文; 座舱论文; 测试论文; 《科学与技术》2019年19期论文;