CN101917202B - 一种提取混频信号中的高速信号的装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种提取混频信号中的高速信号的装置、方法及系统，所述装置包括A/D转换器，所述装置还包括：高通滤波器；低通滤波器；低速GJB289A信号探测器，检测总线上传输的数字混频信号中是否有低速信号；再生低速信号产生模块，生成再生的数字低速信号；低速GJB289A监测器，监视总线上传输的低速信号的字类型；同步控制模块；数字延时器；减法器，将数字混频信号减去再生数字低速信号，提取出高速GJB289A信号。本发明可以充分利用频带宽度，也能有效的实现高速信号提取，实现的复杂度不高，并且数据传输的可靠性好。

Description

一种提取混频信号中的高速信号的装置、方法及系统

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种提取混频信号中的高速信号的装置、方法及系统。

背景技术

我国制定GJB289A总线标准，该标准定义的内部数字式时分制指令/响应式多路传输数据总线的数据传输方式具有稳定、灵活的特点，并且通信效率高，修改、扩充和维护方便。其中GJB289A总线标准的双冗余度设计，提高了自系统和全系统的可靠性。也正因为具有这样的优点，低速GJB289A系统得到了全面的发展和应用，其不仅应用于军事航空，同时也在工业中得到广泛应用。

随着国防现代化的建设和武器系统的升级改造，低速GJB289A总线也逐渐广泛应用于武器系统以及航空航天中。与此同时，该系统逐渐需要大量数据传输和存储以及显示的精确性，因此要求高速率的传输和较宽的带宽才能满足日益增长的需求。现有低速GJB289A系统带宽已经不够用，1Mbps的传输速率也已经不能满足大量数据传输需求，因此需要开发高速GJB289A系统来满足数据传输的需求。为了充分保留原有低速GJB289A系统，即要求该高速GJB289A系统还需要兼容原有的低速系统，在高速GJB289A系统中既有高速信号，也有低速信号传输。

现有技术只存在低速GJB2892A信号，图1是低速信号和高速信号共存的总线结构，高速GJB289A系统使用电缆和耦合变压器来实现终端与终端的连接，其中系统总线为两条。在高速GJB289A系统通信过程中，根据传输总线选择标准首先定义一路总线传输低速信号，另一路总线传输高速GJB289A信号的双总线传输方式。当一路总线信号传输失败时，信号切换到另一路总线进行传输，此时一路总线上存在高速信号和低速信号混合传输，根据高速GJB289A系统的通信原理，低速信号与高速信号在同一总线传输时会存在混频干扰。

目前，可以采用3种方法去除同一总线上出现的混频干扰，第一种是通过在低速信号的发送端加一个低通滤波器来有效的限制合成波的频谱高于1MHz。但是，该方法需要大量的成本和后续的相关处理。

第二种是使高速GJB289A信号带宽在低速信号带宽频率之外进行传输，即高速信号不能占用低速信号频率范围。该方法的主要缺点是没有充分利用频谱带宽，限制了传输信号的主要频带不能传输高速信号。

第三种是使高速GJB289A系统包括A通道和B通道，可以采用两路高速GJB289A系统总线分别实现高速和低速传输：一路总线传输低速信号，另一路总线传输高速信号。图2是该技术提供的低速信号和高速GJB289A信号接收系统的结构，使用该系统提供的方法的主要缺点是当数据传输出现错误时，就会影响传输的可靠性，导致数据传输的可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提取混频信号中的高速信号的装置，旨在解决现有技术提供的高速GJB289A系统，在同一总线上传输高、低速信号，不能充分利用频带宽度，实现复杂、数据传输可靠性低的问题。

本发明是这样实现的，提取混频信号中的高速信号的装置，包括A/D转换器，其特征在于，所述装置还包括：

高通滤波器，用于对数字混频信号中的低速GJB289A谐波信号的幅度进行衰减，滤除低频干扰信号和噪音干扰信号，输出至数字延时器；

低通滤波器，用于滤除数字混频信号中的高频信号和噪音干扰信号并输出至低速GJB289A信号探测器；

低速GJB289A信号探测器，用于检测总线上传输的数字混频信号中是否有低速信号；

再生低速信号产生模块，用于当低速GJB289A信号探测器检测到低通滤波器输出的信号中有低速信号时，在低速GJB289A监测器的控制下生成再生的数字低速信号；

低速GJB289A监测器，用于当低速GJB289A信号探测器检测到低通滤波器输出的信号中有低速信号时，监视总线上传输的低速信号的字类型并输出至再生低速信号产生模块；

同步控制模块，用于当低速GJB289A信号探测器检测到低通滤波器输出的信号中有低速信号时，控制再生低速信号产生模块生成的再生的数字低速信号的输出时间，并根据所述输出时间控制数字延时器的延迟时间，使经过所述数字延时器后输出的数字混频信号中的低速信号与再生低速信号产生模块输出的低速信号同步；

数字延时器，用于对高通滤波器输出的数字混频信号进行延时并输出延时后的数字混频信号至减法器；

减法器，用于将数字延时器延时后输入的数字混频信号减去再生低速信号产生模块生成的再生数字低速信号，提取出高速数字GJB289A信号。

本发明的另一目的在于提供一种实现混频信号接收的系统，所述系统包括QAM/OFDM解调模块，所述系统还包括如上所述的提取混频信号中的高速信号的装置，所述装置与所述QAM/OFDM解调模块的输入端连接。

本发明的另一目的在于提供一种提取混频信号中的高速信号的方法，所述方法包括下述步骤：

将通过A/D转换器生成的数字混频信号一路输出至高通滤波器，另一路输出至低通滤波器；

所述高通滤波器对数字混频信号中的低速GJB289A谐波信号的幅度进行衰减，滤除低频干扰信号和噪音干扰信号，输出至数字延时器；

所述低通滤波器滤除数字混频信号中的高频信号和噪音干扰信号并输出至低速GJB289A信号探测器；

当所述低速GJB289A信号探测器检测到所述低通滤波器输出的信号中有低速信号时，再生低速信号产生模块在低速GJB289A监测器的控制下生成再生的数字低速信号；

同步控制模块控制所述再生的数字低速信号的输出时间，并根据所述输出时间控制所述数字延时器的延迟时间，使经过所述数字延时器后输出的混频信号中的低速信号与再生低速信号产生模块输出的低速信号同步；

输出通过数字延时器延时后的数字混频信号至减法器；

通过减法器将数字延时器延时后输入的混频信号减去再生低速信号产生模块生成的再生数字低速信号，提取出高速数字信号。

在本发明中，在低速信号和高速信号的混合传输总线的接收端，再生低速信号，将再生的低速信号与经过延时的数字混频信号进行相减，消除数字混频信号中的低速信号，得到高速信号，可以充分利用频带宽度，也能有效的实现高速信号提取，实现简单，并且数据传输的可靠性好。

附图说明

图1是低速信号和高速信号共存的总线结构框图；

图2是是两条总线分别传输低速信号和高速信号接收系统的结构框图；

图3是低速GJB289A系统终端接收信号的幅度-频率曲线，其中低速信号是从0到10MHz变化的频率幅度曲线；

图4是低速GJB289A系统终端接收信号从0到150MHz的频率幅度曲线；

图5是高速GJB289A系统接收信号的状态示意图；

图6是本发明实施例提供的提取混频信号中的高速信号的装置的结构框图；

图7是本发明实施例提供的实现混频信号接收的系统的结构框图；

图8是本发明实施例提供的提取混频信号中的高速信号的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，在低速信号和高速信号的混合传输总线的接收端，再生低速信号，将再生的低速信号与经过延时的数字混频信号进行相减，消除数字混频信号中的低速信号，得到高速信号，可以充分利用频带宽度，也能有效的实现高速信号提取，实现简单，并且数据传输的可靠性好。

根据高速GJB289A系统的通信原理，低速信号与高速GJB289A信号在同一总线传输时会存在混频干扰。为了能够更充分的理解低速信号对高速GJB289A信号的干扰，我们用matlab对低速信号进行了频谱仿真及分析，通过仿真1MHz的基带GJB289A数据信号的频谱曲线，可以确定低速信号对高速信号产生干扰，其仿真结果如图3和图4。图3是低速GJB289A系统终端接收信号的幅度-频率曲线，其中低速信号是从0到10MHz变化的频率幅度曲线，图4是低速GJB289A系统终端接收信号从0到150MHz的频率幅度曲线。通过频谱仿真结果可以得知低速信号在500KHz～1MHz有最大的幅值，在30MHz以下信号幅度衰减比较严重，其幅度下降明显。

对低速信号频谱的仿真结果进行分析，可以发现低速信号占有较宽的频带，其谐波分量大，对高速信号的频带会产生严重影响。在低速与高速信号混频接收时，为了能够获得高速信号，必须要尽量消除低速信号对高速信号的干扰。其中，高速GJB289A系统是在低速GJB289A系统基础上通过增加满足数据高速传输的模块来实现的。因此要求在低速GJB289A系统的双绞电缆总线上实现高速信号，需要考虑带宽容量、电磁干扰、噪音，以及如何分离低速信号和高速信号等问题。其中，本发明实施例主要解决低速和高速信号在同一总线上传输的接收处理，即如何分离低速信号和高速信号。

图5是高速GJB289A系统接收信号的状态图，该状态图包括三个状态：空闲状态，双总线接收状态以及混频信号的接收状态。根据状态图，首先定义高速GJB289A系统的采用双总线方式进行传输，即一路总线传输低速信号，另一路总线传输高速信号，即采用现有技术提供的如图2所示的系统可以实现，具体实现步骤为：高速信号经过放大器，实现信号的放大，然后进行A/D转换进行模数转换，再通过高通数字滤波，QAM/OFDM解调，前向纠错以及高速GJB289A信号的协议处理，这样就可以完成高速GJB289A信号的接收。其中低速信号按照原来低速GJB289A系统的方式接收低速信号，不需要改动相关的设计，这样可以充分兼容以前的低速GJB289A系统。高速GJB289A系统在这种方式传输时，两条总线的传输互不干扰，因此接收方面不需要考虑混频的影响，实现相对简单，然而，当双总线传输方式失败时，即进入混频接收状态时，则采用同一总线混频传输方式，即在同一总线上实现高速和低速信号的传输时，需要采用同一总线多速率信号共存传输模式，在该模式下需要考虑混频信号的接收处理，即从混频信号中提取出高速GJB289A信号。

图6为本发明实施例提供的提取混频信号中的高速信号的装置的结构，为了便于说明，仅示出了本发明实施例相关的部分。该装置包括：第一变压耦合器、与该第一变压耦合器电气连接的放大器，与放大器的输出端连接的A/D转换器，与该A/D转换器依次顺序电气连接的高通滤波器、数字延时器、减法器；与A/D转换器的输出端依次顺序电气连接的低通滤波器、低速GJB289A信号探测器、再生低速信号产生模块，该装置还包括：振荡电路，其与A/D转换器的输入端连接，用于提供A/D转换器的采样时钟频率，其中，该装置还包括低速GJB289A监测器和同步控制模块，低速GJB289A监测器的输入端连接低速GJB289A信号探测器，输出端连接再生低速信号产生模块、同步控制模块的输入端也连接低速GJB289A信号探测器，输出端连接再生低速信号产生模块。

其中：混频信号通过第一变压耦合器耦合后经过放大器实现信号放大，其中，该放大器根据具体指标要求设计。放大后的混频信号通过A/D转换器转换成数字混频信号，生成的数字混频信号一路通过高通滤波器，一路通过低通滤波器。其中，低通滤波器滤除放大后的数字混频信号中的高频信号和噪音干扰信号，得到稳定的低速信号；高通滤波器对混频信号中的低速GJB289A谐波信号幅度进行衰减，并滤除低频干扰信号和噪音干扰信号。通过低通滤波器得到的低速信号经过低速GJB289A信号探测器，低速GJB289A信号探测器检测接收到的信号中是否有低速信号，如果检测到信号中有低速信号，低速GJB289A监测器监视总线上传输的低速信号的字类型，判断高速GJB289A总线上发送的低速信号是命令字、状态字还是数据字，并传输该字类型至再生低速GJB289A信号模块，再生低速GJB289A信号模块根据低速GJB289A监测器监测到的字类型调整再生低速信号产生模块输出的低速GJB289A信号的信号质量，使其与高通滤波器输出的低速GJB 289A信号有相同的频率和相同的字类型。

作为本发明的另一个实施例，低速GJB289A信号探测器检测低通滤波器输出的信号中是否有低速信号，当低通滤波器输出的信号中没有低速信号时，通过GJB289A监视器和同步控制模块控制数字延时器和再生低速信号产生模块，使再生低速信号产生模块不产生再生的低速信号，这样可以降低电路的功耗。

同步控制模块控制再生的数字低速信号的输出时间，并根据该输出时间控制数字延时器的延迟时间，使经过数字延时器后输出的数字混频信号中的低速信号与再生低速信号产生模块输出的低速信号同步。

将通过数字延时器延迟输出的数字混频信号与通过同步控制模块输出的再生的数字低速信号通过减法器进行相减，则可以消除低速信号，得到数字高速GJB289A信号。

提取出的数字高速GJB289A信号经过QAM/OFDM解调模块的QAM/OFDM解调、前向纠错以及高速GJB289A的协议处理，就可以完成高速GJB289A的接收。

图7为本发明实施例提供的实现混频信号接收的系统的结构，为了便于说明，仅示出了本发明实施例相关的部分。该系统包括图6所示的提取混频信号中的高速信号的装置，还包括QAM/OFDM解调模块、前向纠错模块、高速GJB289A协议处理模块、低速GJB289A系统以及CPU控制器及数据存储电路。

图6所示的提取混频信号中的高速信号的装置电气连接于高速提取混频信号中的高速GJB289A总线和QAM/OFDM解调模块之间，由提取混频信号中的高速信号的装置输出的数字高速信号经过QAM/OFDM解调、前向纠错以及高速GJB289A的协议处理，就可以完成高速GJB289A的接收。其中，低速信号经过原有低速GJB289A系统就可以实现低速信号的接收。

图8是本发明实施例提供的提取混频信号中的高速信号的方法的流程，详述如下：

在步骤S801中，将通过A/D转换器生成的数字混频信号一路输出至高通滤波器，另一路输出至低通滤波器，该高通滤波器对数字混频信号中的低速GJB289A谐波信号的幅度进行衰减，滤除低频干扰信号和噪音干扰信号，输出至数字延时器，该低通滤波器滤除数字混频信号中的高频信号和噪音干扰信号并输出至低速GJB289A信号探测器。

作为本发明的一个实施例，在高速GJB289A总线中传输的混频信号通过第一变压耦合器耦合后经过放大器实现信号放大，其中，该放大器根据具体指标要求设计。放大后的混频信号通过A/D转换器转换成数字混频信号，生成的数字混频信号一路通过高通滤波器，一路通过低通滤波器。其中，低通滤波器用于滤除放大后的数字混频信号中的高频信号和噪音干扰信号，得到稳定的低速信号并输出至低速GJB289A信号探测器，高通滤波器对混频信号中的低速GJB289A谐波信号幅度进行衰减，滤除低频干扰信号和噪音干扰信号，输出至数字延时器。

在步骤S802中，当低速GJB289A信号探测器检测到低通滤波器输出的信号中有低速信号时，再生低速信号产生模块在低速GJB289A监测器的控制下生成再生的数字低速信号。

作为本发明的一个实施例，当低速GJB289A信号探测器检测到低通滤波器输出的信号中有低速信号时，低速GJB289A监测器监视总线上传输的低速信号的字类型，判断高速GJB289A总线上发送的低速信号是命令字、状态字还是数据字，并传输该字类型至再生低速GJB289A信号产生模块，再生低速GJB289A信号产生模块根据低速GJB289A监测器监测到的字类型调整再生低速信号产生模块输出的低速信号的信号质量，使其与高通滤波器输出的低速信号有相同的频率和相同的字类型。

作为本发明的另一个实施例，低速GJB289A信号探测器检测低通滤波器输出的信号中是否有低速信号，当低通滤波器输出的信号中没有低速信号时，通过低速GJB289A监视器和同步控制模块控制数字延时器和再生低速信号产生模块，使再生低速信号产生模块不产生再生的低速信号，这样可以降低电路的功耗。

作为本发明的第三个实施例，当高速GJB289A信号带宽在低速信号的带宽之外传输时，即高速信号传输的频带高于50MHZ以上时，可以认为低速信号对高速GJB289A信号的影响很小。这时可以控制低速GJB289A信号探测器、再生低速信号产生模块、以及低速GJB289A监视器不进行工作，使到达减法器的信号只有高通滤波器输出的那一路信号，同时设置数字延时器的延迟时间为0。这样可以实现对高速信号的接收。

在步骤S803中，同步控制模块控制再生的数字低速信号的输出时间，并根据该输出时间控制数字延时器的延迟时间，使经过数字延时器后输出的混频信号中的低速信号与再生低速信号产生模块输出的低速信号同步。

在步骤S804中，通过数字延时器输出延时后的数字混频信号至减法器。

在步骤S805中，通过减法器将数字延时器延时后输入的数字混频信号减去再生低速信号产生模块输出的再生的数字低速信号，提取出数字高速信号。

在本发明实施例中，在低速信号和高速信号的混合传输总线的接收端，再生低速信号，将再生的低速信号与经过延时的数字混频信号进行相减，消除数字混频信号中的低速信号，得到高速信号，可以充分利用频带宽度，也能有效的实现高速信号提取，实现简单，并且数据传输的可靠性好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提取混频信号中的高速信号的装置，包括A/D转换器，其特征在于，所述装置还包括：

高通滤波器，用于对数字混频信号中的低速GJB289A谐波信号的幅度进行衰减，滤除低频干扰信号和噪音干扰信号，输出至数字延时器；

低通滤波器，用于滤除数字混频信号中的高频信号和噪音干扰信号并输出至低速GJB289A信号探测器；

低速GJB289A信号探测器，用于检测总线上传输的数字混频信号中是否有低速信号；

再生低速信号产生模块，用于当低速GJB289A信号探测器检测到低通滤波器输出的信号中有低速信号时，在低速GJB289A监测器的控制下生成再生的数字低速信号；

低速GJB289A监测器，用于当低速GJB289A信号探测器检测到低通滤波器输出的信号中有低速信号时，监视总线上传输的低速信号的字类型并输出至再生低速信号产生模块；

同步控制模块，用于当低速GJB289A信号探测器检测到低通滤波器输出的信号中有低速信号时，控制再生低速信号产生模块生成的再生的数字低速信号的输出时间，并根据所述输出时间控制数字延时器的延迟时间，使经过所述数字延时器后输出的数字混频信号中的低速信号与再生低速信号产生模块输出的低速信号同步；

数字延时器，用于对高通滤波器输出的数字混频信号进行延时并输出延时后的数字混频信号至减法器；

减法器，用于将数字延时器延时后输入的数字混频信号减去再生低速信号产生模块生成的再生数字低速信号，提取出高速数字GJB289A信号。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低速GJB289A监测器监视总线上传输的低速信号的字类型；

所述再生低速信号产生模块根据所述低速GJB289A监测器监测到的字类型调整再生低速信号产生模块输出的低速GJB289A信号的信号质量，使其与高通滤波器输出的低速GJB289A信号有相同的频率和相同的字类型。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低速GJB289A信号探测器检测低通滤波器输出的信号中是否有低速信号；

当低通滤波器输出的信号中没有低速信号时，所述低速GJB289A监测器和同步控制模块控制数字延时器，使再生低速信号产生模块不产生再生的低速信号。

4.一种实现混频信号接收的系统，所述系统包括QAM/OFDM解调模块，其特征在于，所述系统还包括如权利要求1至3任一项所述的提取混频信号中的高速信号的装置，所述装置与所述QAM/OFDM解调模块的输入端连接。

5.一种采用权利要求1所述的提取混频信号中的高速信号的装置提取混频信号中的高速信号的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

将通过A/D转换器生成的数字混频信号一路输出至高通滤波器，另一路输出至低通滤波器；

所述高通滤波器对数字混频信号中的低速GJB289A谐波信号的幅度进行衰减，滤除低频干扰信号和噪音干扰信号，输出至数字延时器；

所述低通滤波器滤除数字混频信号中的高频信号和噪音干扰信号并输出至低速GJB289A信号探测器；

当所述低速GJB289A信号探测器检测到所述低通滤波器输出的信号中有低速信号时，再生低速信号产生模块在低速GJB289A监测器的控制下生成再生的数字低速信号；

同步控制模块控制所述再生的数字低速信号的输出时间，并根据所述输出时间控制所述数字延时器的延迟时间，使经过所述数字延时器后输出的混频信号中的低速信号与再生低速信号产生模块输出的低速信号同步；

输出通过数字延时器延时后的数字混频信号至减法器；

通过减法器将数字延时器延时后输入的混频信号减去再生低速信号产生模块生成的再生数字低速信号，提取出高速数字GJB289A信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述再生低速信号产生模块在低速GJB289A监测器的控制下生成再生的数字低速信号的步骤具体为：

低速GJB289A监测器监视总线上传输的低速信号的字类型；

再生低速信号产生模块根据所述低速GJB289A监测器监测到的字类型调整再生低速信号产生模块输出的低速信号的信号质量，使其与高通滤波器输出的低速GJB289A信号有相同的频率和相同的字类型。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述当所述低速GJB289A信号探测器检测到所述低通滤波器输出的信号中有低速信号时，再生低速信号产生模块在低速GJB289A监测器的控制下生成再生的数字低速信号的步骤之前，所述方法还包括下述步骤：

低速GJB289A信号探测器检测低通滤波器输出的信号中是否有低速信号；

当低通滤波器输出的信号中没有低速信号时，通过低速GJB289A监测器和同步控制模块控制数字延时器，使再生低速信号产生模块不产生再生的低速信号。

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