CN102315890B

CN102315890B - 基于pxi总线的跳频性能检测插卡式结构模块

Info

Publication number: CN102315890B
Application number: CN201110298722.6A
Authority: CN
Inventors: 吴成海; 刘峰; 董建明; 王震; 周正才; 田甲; 王继迎; 曹维; 邵敏庆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: CN102315890A

Abstract

本发明为基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，由模数转换单元、信号处理单元、跳频检测单元和PXI总线接口单元连同外设的插卡E5相连接构成一个整体模块，基于宽带信号采集、频率精确测量和功率检测技术为整体设计思想，采用合理电路芯片及简单机械结构建立硬件平台，利用跳频性能检测软件，编制出标准软件包，通过对跳频信号的宽带采集和能量检测，精确分析计算跳频发射平均功率、跳频速率、信道切换时间、跳频频率等参数，进而评估跳频电台性能。具有设计合理、结构简单、频率范围宽、功率精度高、跳频频点多、信道切换时间短、可靠性高、物理接口好等特点。

Description

基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块

技术领域

本发明涉及一种检测模块，特别是一种基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块。

背景技术

跳频是最常用的扩频方式之一，其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率，按照预定规律进行离散变化的通信方式。跳频通信中载波频率改变的规律，叫做跳频图案。通常我们希望跳频图案需要随机地改变以至无规律可循才好。从时域上来看，跳频信号是个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以小等间隔随机跳变的。

跳频系统的特点，在很大程度上取决于它的扩展频谱机理。跳频扩展频谱在机理上与直接序列扩展频谱大不相同。每一跳的驻留时间所占的信道带宽是窄带频谱，依照跳频图案随时间而变化，这些瞬时窄带频谱在一个很宽的频带内跳变，形成一个跳频带宽。由于跳频速率很快，从而在宏观上实现了频谱的扩展。

跳频图案的不同，其抗干扰的效果也不尽相同。当跳频图案的随机性越大时，跳频抗干扰的能力就越强。所谓抗干扰能力强，实际上是指碰到干扰的概率很小。为了对付跟踪式干扰，希望跳频信号的驻留时间越短越好，让干扰机来不及施放干扰。因此，希望跳频通信的跳速应当尽可能的快才好。这就是目前各国争先研究快速跳频通信装备的原因之一。

随着通信技术的不断发展，对于跳频通信设备的兼容性也提出了更高的要求，具有互操作能力、截收概率低且抗干扰能力强的软件无线电台已成为研究的发展方向。它应具有定频和跳频两种工作方式。在定频工作时，可以与现有的无线电台相兼容。在跳频工作时，具有数字密话和数字明话两种工作方式以及数据传输功能。与定频通信相比，具有电子对抗能力。

如今的跳频通信，已经从原来的高频频段应用到甚高频和超高频频段，其频带更宽，跳速更快，所以其抗干扰性能更好、保密性能更强，能适应更为恶劣的工作环境。随之而来的是对跳频性能要求更高，其检测手段也更为全面和精密。然而，目前对跳频性能的检测多采用综合测试系统或者频谱仪、示波器、调制分析仪等集中一起检测，检测时不仅设备数量多，而且体积庞大，其测试精度也往往达不到理想要求。这是业内人士急切期待解决的难题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述已有技术的不足，提供一种构思新颖、行之有效的基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，由模数转换单元1、信号处理单元2、跳频检测单元3和PXI总线接口单元4连同外设的插卡E 5，相连接构成一个整体模块。其中：

所述模数转换单元1又包含有一个衰减器组Z和一个宽带ADC转换器E1，且E1的输入端可选择衰减器组中Z1、Z2或Z3中的任何一个，采集来自被测跳频电台的射频模拟信号，经模数处理转换为A1.0～A1.9，B1.0～B1.9，C1.0～C1.9共3路高速数据信号并送至信号处理单元2进行处理。

所述信号处理单元2又包含有一个2GB的DDR存储器和一个FPGA大规模可编程门阵列E2，模数转换后的告诉数据信号输入到FPGA内，并存储到DDR中大约1.6S的样本数据。当存储器存满后，FPGA读出数据，继而完成定点FFT和Z-CHIP变换，进行信号频点的粗定位和相应的数字下变频，然后将计算结果送至跳频检测单元3进行处理。

所述跳频检测单元3为DSP跳频信号处理器E3，接收来自信号处理单元2中FPGA大规模可编程门阵列E2的数据信号，FPGA的数据信号进行一次跳频发射功率谱分析,跳频频率集和信道切换时间搜索，以及跳频速率和跳频频带计算等，精确完成跳频性能检测，并将其结果再经FPGA送至PXI总线接口单元4。

所述PXI总线接口单元4为PXI接口芯片E4，将来自跳频检测单元3经FPGA输出的跳频性能各参数信号由外设的3U PXI 2槽位插卡E5送至PXI总线，用以实现本发明与外部主控计算机的数据和命令交互。

本发明基于以宽带信号采集技术、频率精确测量技术以及功率检测技术为整体设计思想，以采用合理电路芯片及简单的机械结构建立硬件平台，借助外部主控计算机为依托，利用跳频性能检测软件，编制出一套实时的标准软件包，通过跳频电台输出信号的宽带采集和能量检测，精确计算出跳频电台在不同功率模式下的跳频发射平均功率、跳频速率、信道切换时间、跳频频率等关键性能参数，从而评估跳频电台的跳频工作状态。具有设计合理、结构简单、频率范围宽、平均功率精度高、跳频频点多、信道切换时间短、可靠性高、物理接口好等特点。

附图说明

图1是本发明基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块整体电原理接线示意图。

图中符号说明：

1是模数转换单元，其中：

Z是衰减器组：Z1、Z2和Z3，

E1是宽带ADC转换器；

2是信号处理单元，其中：

DDR是存储器，

E2是FPGA大规模可编程门阵列；

3是跳频检测单元，其中：

E3是DSP跳频信号处理器；

4是PXI总线接口单元，其中：

E4是PXI接口芯片；

E5是3U PXI 2槽位插卡。

具体实施方式

请参阅图1所示，为本发明具体实施例。

从图1可以看出：本发明由模数转换单元1、信号处理单元2、跳频检测单元3和PXI总线接口单元4连同外设的插卡E 5，相连接构成一个整体模块。其中：

所述模数转换单元1又包含有一个衰减器组Z和一个宽带ADC转换器E1，且E1的3组输出端A1.0～A1.9，B1.0～B1.9和C1.0～C1.9并依次分别与信号处理单元2中的FPGA大规模可编程门阵列E2的3组输入端P1.0～P1.9，P2.0～P2.9和P3.0～P3.9相对应连接。

所述信号处理单元2又包含有一个2GB的DDR存储器和一个FPGA大规模可编程门阵列E2，且E2设置有4组输出端口，即P4.0～P4.31，P5.0～P5.23，P6.0～P6.29和P7.0～P7.31。

所述信号处理单元2中FPGA大规模可编程门阵列E2的2组输出端P4.0～P4.31和P5.0～P5.23依次分别与跳频检测单元3中的DSP跳频信号处理器E3的2组输出端D0～D31和ADD0～ADD23相对应连接。

所述信号处理单元2中FPGA大规模可编程门阵列E2的2组输出端P6.0～P6.29和P7.0～P7.31依次分别与PXI总线接口单元4中的PXI接口芯片E4的2组输入端LA2～LA31和LD0～LD31相对应连接。

所述PXI总线接口单元4中PXI接口芯片E4的输出端口外设有插卡E5，继而与PXI总线相连接。

值得说明的是：本发明具体实施例中采用的宽带ADC转换器E1的型号为AT84S004，FPGA大规模可编程门阵列E2的型号为EPIS40F1020C5，DSP跳频信号处理器E3的型号为APSP21369，PXI接口芯片E4的型号为PCI9056，以及外设插卡的型号为3U PXI 2槽位，而衰减器组Z中的Z1、Z2和Z3为自制专用件，其余均为工业级产品。

此外，本发明实施例中可检测到的主要跳频性能参数如下：

频率范围为1MHZ～550MHZ（分段接入）；

跳频发射平均功率精度≤10%；

跳频速率≤650跳/秒；

跳速测量准确度≤3%；

输入功率范围为0.5W～65W；

跳频频率集为1～10000个频率点；

信道切换时间≥1微秒。

以上实施例，为本发明的较佳实施例，用以说明本发明的技术特征和可实施性，并非用以限定本发明的申请专利权利；同时以上的描述，对于熟知本技术领域的专业人士应可明了并加以实施。因此，其他在未脱离本发明所揭示的前提下所完成的等效的改变或修饰，均应包含在所述的申请专利范围之内。

本发明为一个不可多得的基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，该模块具有创造性、新颖性、实用性和进步性，符合发明专利申请要件，故依专利法提出申请。

Claims

1.基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，由模数转换单元⑴、信号处理单元⑵、跳频检测单元⑶和PXI总线接口单元⑷连同外设的插卡E5，相连接构成一个整体模块，以宽带信号采集技术、频率精确测量技术以及功率检测技术为整体设计思想，以采用合理电路芯片及简单的机械结构建立硬件平台，精确计算出跳频电台在不同功率模式下的跳频发射平均功率、跳频速率、信道切换时间、跳频频率这些关键性能参数，从而评估跳频电台的跳频工作状态，其特征是：

所述模数转换单元⑴又包含有一个衰减器组Z和一个宽带ADC转换器E1，且E1的3组输出端A1.0～A1.9，B1.0～B1.9和C1.0～C1.9并依次分别与信号处理单元⑵中的FPGA大规模可编程门阵列E2的3组输入端P1.0～P1.9，P2.0～P2.9和P3.0～P3.9相对应连接；采集来自被测跳频电台的射频模拟信号，经模数处理转换为3路高速数据信号送至信号处理单元(2)进行处理。

2.如权利要求1所述的基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，其特征是：

2-1所述信号处理单元⑵又包含有一个2GB的DDR存储器和一个FPGA大规模可编程门阵列E2，且E2设置有4组输出端口，即P4.0～P4.31，P5.0～P5.23，P6.0～P6.29和P7.0～P7.31；2-2所述信号处理单元⑵又包含有一个2GB的DDR存储器和一个FPGA大规模可编程门阵列E2，模数转换后的告诉数据信号输入到FPGA内，并存储到DDR中1.6S的样本数据；当存储器存满后，FPGA读出数据，继而完成定点FFT和Z-CHIP变换，进行信号频点的粗定位和相应的数字下变频，然后将计算结果送至跳频检测单元(3)进行处理。

3.如权利要求1所述的基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，其特征是：

3-1所述信号处理单元(2)中FPGA大规模可编程门阵列E2的2组输出端P4.0～P4.31和P5.0～P5.23依次分别与跳频检测单元(3)中的DSP跳频信号处理器E3的2组输出端D0～D31和ADD0～ADD23相对应连接；3-2所述跳频检测单元(3)为DSP跳频信号处理器E3，将来自FPGA的数据信号进行一次跳频发射功率谱分析、跳频频率集和信道切换时间搜索以及跳频速率和跳频频带计算，精确完成跳频新能检测，并将其结果再经FPGA送至PXI总线接口单元(4)。

4.如权利要求1所述的基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，其特征是：

所述信号处理单元(2)中FPGA大规模可编程门阵列E2的2组输出端P6.0～P6.29和P7.0～P7.31依次分别与PXI总线接口单元(4)中的PXI接口芯片E4的2组输入端LA2～LA31和LD0～LD31相对应连接。

5.如权利要求1所述的基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，其特征是：

所述PXI总线接口单元(4)为PXI接口芯片E4，将来自跳频检测单元(3)经FPGA输出的跳频性能各参数信号由外设的3U PXI 2槽位插卡E5送至PXI总线，用以实现基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块与外部主控计算机的数据和命令交互。

6.如权利要求1所述的基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，采用了下述器件：采用的宽带ADC转换器E1的型号为AT84S004，FPGA大规模可编程门阵列E2的型号为EPIS40F1020C5，DSP跳频信号处理器E3的型号为APSP21369，PXI接口芯片E4的型号为PCI9056，以及外设插卡的型号为3U PXI 2槽位。

7.如权利要求1所述的基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，其特征是：

基于外部主控计算机为依托，利用跳频性能检测软件，编制出一套实时的标准软件包，实现测试的控制、数据显示，该模块具有设计合理、结构简单、频率范围宽、平均功率精度高、跳频频点多、信道切换时间短、可靠性高、物理接口好的特点。

8.如权利要求1所述的基于PXI总线的跳频性能检测插卡式结构模块，可检测到的主要跳频性能参数如下：

频率范围为1MHZ～550MHZ，采用分段接入；

跳频发射平均功率精度≤10％；

跳频速率≤650跳/秒；

跳速测量准确度≤3％；

输入功率范围为0.5W～65W；

跳频频率集为1～10000个频率点；

信道切换时间≥1微秒。