[发明专利]一种航管信号死区滤波器设计方法

说明书

技术领域

本发明是一种航管信号死区滤波器设计方法，涉及航管信号处理技术领域。

背景技术

航管信号滤波设计对机载S模式应答信号接收的准确性有重要影响，近年来伴随着我国航空事业迅猛发展，特别是低空空域的进一步开放，传统的空中交通管理及安全保障手段已不能满足当下发展的需要，与传统的A/C模式所不同的S模式是一种先进的雷达询问系统，可以有选择地对飞机进行询问，且可进行地空、空空双向数据信息传输，并拥有充足的飞机编码余量，改变了传统以目视导航为主的通用航空通信设备，在空中监视设备已接近极限、交通流量较大的空域如机场及其附近低空空域，以S模式应答机为主要机载设备的广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）系统可较为准确地选择性呼叫所需飞机从而避免了邻近飞机之间的飞行干扰，提高了飞行空间的密度和利用率。

在ADS-B系统中，S模式应答机经常会受到由空中飞机密度增加而带来的各种干扰情况，由于发射机与接收机之间存在不止一条信号传输路径，但只有一条是发射机和接收机间的直达路径，其外大多都是由于地面和建筑物之类反射形成的干扰信号路径，由于使用短脉冲串，直射信号与反射信号之间在时间上形成的交错和完全分开，其时间差会改变应答脉冲的视在数目，从而导致解码错误或错误地认为周围有多架飞机，应答机的应答除被启动该应答的询问机接收外，还会被其他周围的询问机所接收，这些多余的应答信号会在接收到此干扰信号的询问机中产生处理错误，距离间隔较近的两个或多个飞机，他们的应答信号在时间上会相互重叠（或串扰），从而会在地面接收机中产生处理错误。

目前针对以上问题，雷达设计技术人员只能被动地采用地面天线选址的办法来减轻多径导致的问题，对于串扰和其他干扰只有采取滤波的方法尽可能的减少无用信号的干扰，文献“高志强，喻明艳，叶以正.一种超高频高Q值CMOS带通滤波器设计[J]，电子器件.2006，29（4）:992-995”一文，介绍了一种可调增益、高线性度、宽频域的CMOS集成滤波器设计，当中心频率为433MHz，Q值为40时，无杂散动态范围约为61.4dB，并可通过调节电路偏压达到对中心频率和Q的调谐，但未给出中心频率为更高频率特别是1090MHz频率点的航管信号的设计方法，且需要外加稳定的电源供电，功耗较高，通频带上的滤波效果并不对称，不利于后续信号的下变频处理；文献“罗治贤，张怀武，程磊.微波交指型带通滤波器的设计[J]，科学技术与工程.2011，11（27）:6617-6620”一文，采用经典设计法，由集总低通结构变换到交指型微带线结构，设计了2个频带为1-1.4GHz与1.42-2GHz的带通滤波器，并通过仿真验证了本文设计的集总元件滤波器解决了在高频范围内结构复杂，带宽低和插入损耗太大的问题，但所设计的带通滤波器阶次过高，在实际制作中往往会受到加工尺寸精度不够，铜线表面防焊层脱离导致的频率漂移和寄生电感不稳定等状况的影响，很难达到理论计算值，再加上设计的带通滤波带宽过宽，无法解决高频信号易产生频点漂移的问题，不适用于航管信号的高频滤波处理。

在航空管制数据链中，机载的应答信号常常会受到外界各种干扰影响，无法保证接收设备所接收到的应答信息的准确性，给解码带来较大误差，影响空中飞行安全，而目前的研究大多只是对多径、串扰等幅值较大的干扰项进行仿真分析，利用高速A/D经过数字采样进行有效处理，但小噪声的干扰信号一直伴随在接收电路中，现有技术方法难以解决在实际的信号处理中出现小噪声干扰信号的情况，存在无法消除这些干扰信号影响解码计算准确性的技术问题。

发明内容

为了克服现有方法难以在实际的航空管制信号的接收处理中去除小噪声干扰信号的技术缺陷，本发明提供一种航管信号死区滤波器设计方法，该方法对定K型滤波器模型进行改进，把高速隧道二极管加载到滤波器模型的通路中，通过对整体滤波效果进行测量分析，根据滤波效果分析调整死区滤波器中电感和电容的匹配值，达到对1090MHz频率点的高效滤波，可以有效解决航管信号接收处理中难以去除小噪声干扰信号的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种航管信号死区滤波器设计方法，其特点是包括以下步骤：

1.选取1090MHz作为滤波器设计的中心频率，采用频带带宽不大于6MHz，阻抗为50Ω的设计标准，选取输入与输出阻抗各为50Ω，参考高阶定K型归一化低通滤波器设计数据（即阻抗为1Ω且截止频率为约等于0.159Hz）作为基准滤波器，其中高阶定K型滤波器可通过分解成几个由1H电感串联和1F电容并联接地组成的2阶基本型低通滤波器串联组成；