CN102386939A - 一种双天线切换验证及信号接收装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双天线切换验证及信号接收装置及其实现方法，其中接收通道单元将下变频得到的一路中频信号输出给解扩及信道解码单元，将另一路中频信号检波后的信号输出至显示面板，解扩及信道解码单元对中频信号进行解扩、解调，并进行帧同步处理和解扰码处理，信源解码同步单元在同步信号的作用下，将中频信号进行解压缩处理和数字视频转换，显示面板将接收通道单元输出的检波后的信号能量与电子射频开关发出的选通信号进行对比，验证天线A与天线B是否正确切换，该装置结构设计简单，实现对天线信号近距离监测，提高了天线安装后信号监测的准确度，并且具备极好的保密性和抗干扰性。

Description

一种双天线切换验证及信号接收装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及测控技术领域，特别是涉及一种双天线切换验证及信号接收装置及其实现方法。

背景技术

对于一般的无线接收系统，如无线收发器或射频接收器，天线在出厂前就已经集成到接收系统中。使用者在接收系统中加入另一天线的可能性很小。但是，在其它无线接收系统中，如全球卫星导航系统接收系统，会提供一个天线接口以供使用者插入另一天线。插入另一天线的优点在于，即使在所接收的传输信号的强度很弱时，无线接收系统仍然可以提供较好的信号接收。但是，其缺点在于集成到无线接收系统中的天线就失去了原有的功能。目前一般能接收两种不同无线传输信号的电子通信装置均是由一切换开关切换使用两不同的天线，以接收不同频段的无线传输信号。

在已核准的专利中，天线切换的实施方法之一为将两支位于不同位置的天线连接到一切换器，由切换器自动切换选择接收信号较强的一边并连接至接收模组，经过解调后将信号输出至一判断器，经快速处理判定是否切换到另一边的天线，使天线永远保持信号较强的一边，而消除接收信号因多路径所产生的断讯或者信号不稳的问题。已有技术中，为了侦测信号是否衰减，通常以判断同步区或CRC区是否完整来决定是否发生衰减，进而进行天线切换。该方法要求系统必须将同步区或CRC区读完才能判断，此将花费将长时间来做决定，而且当同步区或CRC区解读完再做天线切换，讯框早已遗失，显然反应时间不够快。

天线切换的实施方法之二为将天线组连接至少一个切换开关和一控制装置，且该控制装置并连接计算机系统而被该计算机系统所驱动控制，用以对该天线组进行选择切换。其中，该天线组于任何屏幕模式下至少有一天线是经过该控制装置的选择，而使该天线相较其他未选天线具有较佳的天线作用位置。该方法是利用屏幕所呈现的模式而判断使用装设在屏幕上的多数个天线中的哪一组天线接收信号，以使笔记型计算机呈现通讯良好的和状态而不会因为屏幕锁呈现的模式而影响到无线信号的传输。该方法过于复杂，且工程造价高，设备体积大，不便于操作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种双天线切换验证及信号接收装置，该装置结构设计简单，实现对天线信号近距离监测，提高了天线安装后信号监测的准确度，并且具备极好的保密性和抗干扰性。

本发明的另外一个目的在于提供一种双天线切换验证及信号接收装置的实现方法。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种双天线切换验证及信号接收装置，包括电子射频开关、低噪声放大器、接收通道单元、解扩及信道解码单元、信源解码同步单元、电源变换单元、控制单元及显示面板，其中：

电子射频开关：选择天线A工作或天线B工作，并将选通信息输出给显示面板进行显示，同时将从选通的天线A或天线B接收到的射频信息输出给低噪声放大器；

低噪声放大器：将从电子射频开关接收的射频信号进行低噪声放大后输出给接收通道单元；

接收通道单元：在控制单元的控制信号作用下，接收经过低噪声放大后的射频信号，进行下变频处理得到中频信号，并将其中一路中频信号输出至解扩及信道解码单元，同时将另一路中频信号进行检波，将检波后的信号能量输出至显示面板；

解扩及信道解码单元：在控制单元的控制信号作用下，从接收通道单元接收中频信号，完成中频信号的解扩、解调，并进行帧同步处理和解扰码处理，并将处理后的中频信号输出给信源解码同步单元；

信源解码同步单元：根据控制单元的控制信号产生同步信号，并在同步信号的作用下，将从解扩及信道解码单元输出的中频信号进行解压缩处理和数字视频转换，最终将得到的视频信号输出给显示面板；

显示面板：将电子射频开关发出的选通信号进行显示，同时将接收通道单元输出的检波后的信号能量进行显示，将所述信号能量与选通信号进行对比，验证天线A与天线B是否正确切换；并将信源解码同步单元输出的视频信号进行显示；

电源变换单元：完成一次输入电源的直流变换及调整，为接收通道单元、解扩及信道解码单元、信源解码同步单元及控制单元提供稳定可靠的二次电源；

控制单元：将控制指令发送到接收通道单元、解扩及信道解码单元及信源解码同步单元，同时接收所述三个单元的工作状态信息，并监控三个单元的工作状态，完成对三个单元的检测和控制。

在上述双天线切换验证及信号接收装置中，接收通单元包括频率转换器及检波器，其中频率转换器接收经过低噪声放大后的射频信号，进行下变频处理得到中频信号，并将其中一路中频信号输出至解扩及信道解码单元，同时将另一路中频信号输出至检波器；检波器接收频率转换器输出的中频信号进行检波，将检波后的信号能量输出至显示面板。

在上述双天线切换验证及信号接收装置中，解扩及信道解码单元包括解扩器、解调器、帧同步处理单元和解扰码单元，其中解扩器对接收通道单元输出的中频信号进行解扩，解调器对解扩后的信号进行解调，帧同步处理单元对解调后的信号进行帧同步处理，解扰码单元对帧同步处理后的信号进行解扰码处理，并将处理后的中频信号输出给信源解码同步单元。

在上述双天线切换验证及信号接收装置中，信源解码同步单元包括同步信号产生模块、解压缩模块和视频转换模块，其中同步信号产生模块根据控制单元的控制信号产生同步信号，并将同步信号输出给解压缩模块和视频转换模块；解压缩模块在同步信号的作用下，将从解扩及信道解码单元输出的中频信号进行解压缩处理，并将解压缩处理后的信号输出给视频转换模块；视频转换模块在同步信号的作用下，将解压缩处理后的信号进行数字视频转换，并将视频信号输出给显示面板。

一种双天线切换验证及信号接收装置的实现方法，包括如下步骤：

(1)电子射频开关选择天线A工作或天线B工作，并将选通信息输出给显示面板进行显示，同时将从选通的天线A或天线B接收到的射频信息输出给低噪声放大器；

(2)低噪声放大器将从电子射频开关接收的射频信号进行低噪声放大后输出给接收通道单元；

(3)接收通道单元在控制单元的控制信号作用下，接收经过低噪声放大后的射频信号，进行下变频处理得到中频信号，并将其中一路中频信号输出至解扩及信道解码单元，同时将另一路中频信号进行检波，将检波后的信号能量输出至显示面板；

(4)解扩及信道解码单元在控制单元的控制信号作用下，从接收通道单元接收中频信号，完成中频信号的解扩、解调，并进行帧同步处理和解扰码处理，并将处理后的中频信号输出给信源解码同步单元；

(5)信源解码同步单元根据控制单元的控制信号产生同步信号，并在同步信号的作用下，将从解扩及信道解码单元输出的中频信号进行解压缩处理和数字视频转换，最终将得到的视频信号输出给显示面板；

(6)控制单元从接收通道单元、解扩及信道解码单元及信源解码同步单元接收工作状态信息，并监控所述三个单元的工作状态，完成对所述三个单元的检测和控制；

(7)显示面板将接收通道单元输出的检波后的信号能量与电子射频开关发出的选通信号进行对比，验证天线A与天线B是否正确切换。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明装置中的接收通道单元包括检波器和频率转换器，频率转换器将信号进行下变频处理得到中频信号，通过检波器对中频信号进行检波处理，从而验证了双天线切换的正确性，为外场实验提供了有效手段，且方案实现简单，实现了对天线信号近距离监测，大大提高了天线安装后信号监测的准确度；

(2)本发明装置工程造价低，采用检波器设计，与采用频谱仪等高端手段相比性价比高，且设备体积小，便于操作，具有较强的实用性；

(3)本发明装置中的解扩及信道解码单元能够完成中频信号的解扩、解调，并进行帧同步处理和解扰码处理，因此装置具备极好的保密性和抗干扰性；

(4)本发明装置提供了近距离多天线监测手段，运用单一模块内两不同天线的天线模块以使电子装置可接收两种不同的传输信号并减少天线模块在显示面板上所占的空间，不仅节约资源，节省空间，而且避免了双天线运作时发生干扰的缺陷；

(5)本发明装置中的显示面板根据需要可以分别显示不同的信息，例如可以将电子射频开关发出的选通信号进行显示，同时将从接收通道单元检波后的信号能量进行显示，可以通过显示面板将信号能量与选通信号进行对比，从而验证双天线是否正确切换，还可以显示信源解码同步单元输出的视频信号。

附图说明

图1为本发明双天线切换验证及信号接收装置的结构框图；

图2为本发明接收通道单元结构框图；

图3为本发明解扩及信道解码单元结构框图；

图4为本发明信源解码同步单元结构框图；

图5为本发明被测设备与双天线连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示为本发明双天线切换验证及信号接收装置的结构框图，由图可知该装置包括电子射频开关、低噪声放大器、接收通道单元、解扩及信道解码单元、信源解码同步单元、电源变换单元、控制单元及显示面板。

电子射频开关选择天线A工作或天线B工作，并将选通信息输出给显示面板进行显示，同时将从选通的天线A或天线B接收到的射频信息输出给低噪声放大器。低噪声放大器将从电子射频开关接收的射频信号进行低噪声放大后输出给接收通道单元。

如图2所示为本发明接收通道单元结构框图，接收通单元包括频率转换器及检波器，其中频率转换器接收经过低噪声放大后的射频信号，按照装订的频点进行下变频处理得到中频信号，并将其中一路中频信号输出至解扩及信道解码单元，同时将另一路中频信号输出至检波器。检波器接收频率转换器输出的中频信号进行检波，将检波后的信号能量输出至显示面板，其中控制单元控制频率转换器与检波器的工作。

使用检波器完成对射频信号强度的检测：检波器采用峰值检波器，经过天线接收的射频信号先由低噪声放大器进行放大，由检波器完成检波。经过测试，低噪放入口检测电平有效区间为-100dBm--40dBm，动态范围大。检波器输出电压值，幅值在2.0V-4.5V范围内，该范围与接收电平相对应，为线性关系，通过电压可以计算出接收能量强度，对接收信号幅度进行定位。

如图3所示为本发明解扩及信道解码单元结构框图，解扩及信道解码单元包括解扩器、解调器、帧同步处理单元和解扰码单元，其中解扩器对接收通道单元输出的中频信号进行解扩，解调器对解扩后的信号进行解调，帧同步处理单元对解调后的信号进行帧同步处理，解扰码单元对帧同步处理后的信号按照装订的密钥进行解扰码处理，并将处理后的中频信号输出给信源解码同步单元，其中解扩器、解调器、帧同步处理单元和解扰码单元是在控制单元的控制下工作。

如图4所示为本发明信源解码同步单元结构框图，信源解码同步单元包括同步信号产生模块、解压缩模块和视频转换模块，其中同步信号产生模块根据控制单元的控制信号产生同步信号，并将同步信号输出给解压缩模块和视频转换模块。解压缩模块在同步信号的作用下，将从解扩及信道解码单元输出的中频信号进行解压缩处理，并将解压缩处理后的信号输出给视频转换模块。视频转换模块在同步信号的作用下，将解压缩处理后的信号进行数字视频转换，并将视频信号输出给显示面板。

显示面板根据需要可以分别显示不同的信息，例如将电子射频开关发出的选通信号进行显示，同时将从接收通道单元输出的检波后的信号能量进行显示，将信号能量与选通信号进行对比，看选通信号对应的天线与显示的信号能量所对应的天线是否一致，从而验证双天线切换的正确性。同时显示面板还将信源解码同步单元输出的视频信号进行显示。

使用显示面板对接收天线信号选通完成对接收信号选择的过程如下：

显示面板安装可靠的拨动开关，使用螺纹固定于面板。波动开关与电子射频开关通过线缆连接。波动开关的一端连接5V电源，另一端用于控制电子射频开关选通。当面板上波动开关处于断开状态时，电子射频开关选择通路A(接收天线A射频信号选通输入至检波器)，当面板上波动开关处于接通状态时，电子射频开关选择通路B(接收天线B射频信号选通输入至检波器)。为了避免开关通断产生的电压毛刺对射频开关造成损伤，中间串接1K欧姆电阻，对电流进行限制，提高可靠性。

检波器输出电压信号至显示面板，显示面板中包含AD信号变换、数码显示、逻辑电路等部分。显示面板供电电压为5V，数码显示为红色，电压显示范围在0V-5V，满足检波器电压输出极限。显示面板安装于机箱面板上，采用自动锁紧装置完成固定。通过显示电压输出，配合电压-射频能量对照表可以确定天线接收信号电平。

电源变换单元完成一次输入电源的直流变换及调整，为接收通道单元、解扩及信道解码单元、信源解码同步单元及控制单元提供稳定可靠的二次电源。本实施例中一次输入电源为27VDC±3V的直流电源，二次电源为+5VDC的直流电源。

控制单元对接收通道单元、解扩及信道解码单元及信源解码同步单元进行控制，同时接收上述三个单元的工作状态信息，并监控三个单元的工作状态，完成对三个单元的检测和控制。

本发明双天线切换验证及信号接收装置的工作状态确定为两种：冷储备状态和正常工作状态。

冷储备状态：装置中各单元均未加电，内部各单元工作参数(频点和密钥等)为储存在EEPROM中的上次加电工作时设置的值；

正常工作状态：各单元在加电后，都处于正常工作状态，此过程中，装置接收外部捕控指令控制仪的控制命令，并做相应的操作、返回工作状态。

如图5所示为本发明被测设备与双天线连接示意图，基带信号处理设备产生的信号经过功率放大器放大后输出给射频开关，同时基带信号处理设备将控制信号发送给射频开关，控制射频开关将功率放大后的信号输出给天线A或天线B。本发明系统加电后完成上电自检，然后进入正常工作状态。在设定的工作参数下，系统接收一路天线发射的信号。频点、密钥的装订要在自动检查时进行，因此可在正常工作状态中随时进行。控制单元收集其它各单元的状态，综合处理后上报外部捕控指令控制仪。双天线切换验证及信号接收装置将接收到射频能量信号强弱时刻显示，根据射频开关的控制情况及射频能量大小可以判断天线切换状态。

为了确保可靠工作，双天线切换验证及信号接收装置内部设有“看门狗”部件，对内部的信源解码同步单元、解扩及信道解码单元、控制单元等进行监控。如果某个单元发生不可恢复的问题，如程序跑飞等，这个单元将被复位，重新开始工作。

另外，在系统正常工作时，可能会由于外界因素产生掉电现象，因此，被测设备内部的EEPROM对复位或掉电时的工作参数加以保存，以确保在执行任务时发生复位或掉电后能够按照原来的方式继续工作。

在测试时应注意，双天线切换验证及信号接收装置加电时，将按上次关电时的工作参数(频点、密钥等)进行工作，应该根据需要决定是否重新进行参数的设定。

本发明双天线切换验证及信号接收装置的实现方法具体包括如下步骤：

(1)电子射频开关选择天线A工作或天线B工作，并将选通信息输出给显示面板进行显示，同时将从选通的天线A或天线B接收到的射频信息输出给低噪声放大器。

(2)低噪声放大器将从电子射频开关接收的射频信号进行低噪声放大后输出给接收通道单元。

(3)接收通道单元根据控制单元的控制信号接收经过低噪声放大后的射频信号，进行下变频处理得到中频信号，并将其中一路中频信号输出至解扩及信道解码单元，同时将另一路中频信号进行检波，将检波后的信号能量输出至显示面板。

(4)解扩及信道解码单元根据控制单元的控制信号从接收通道单元接收中频信号，完成中频信号的解扩、解调，并进行帧同步处理和解扰码处理，并将处理后的中频信号输出给信源解码同步单元。

(5)信源解码同步单元根据控制单元的控制信号产生同步信号，并在同步信号的作用下，将从解扩及信道解码单元输出的中频信号进行解压缩处理和数字视频转换，最终将得到的视频信号输出给显示面板。

(6)控制单元从接收通道单元、解扩及信道解码单元及信源解码同步单元接收工作状态信息，并监控所述三个单元的工作状态，完成对所述三个单元的检测和控制。

(7)显示面板将从接收通道单元检波后的信号能量与电子射频开关发出的选通信号进行对比，验证天线A与天线B是否正确切换。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种双天线切换验证及信号接收装置，其特征在于包括电子射频开关、低噪声放大器、接收通道单元、解扩及信道解码单元、信源解码同步单元、电源变换单元、控制单元及显示面板，其中：

电子射频开关：选择天线A工作或天线B工作，并将选通信息输出给显示面板进行显示，同时将从选通的天线A或天线B接收到的射频信息输出给低噪声放大器；

低噪声放大器：将从电子射频开关接收的射频信号进行低噪声放大后输出给接收通道单元；

接收通道单元：在控制单元的控制信号作用下，接收经过低噪声放大后的射频信号，进行下变频处理得到中频信号，并将其中一路中频信号输出至解扩及信道解码单元，同时将另一路中频信号进行检波，将检波后的信号能量输出至显示面板；

解扩及信道解码单元：在控制单元的控制信号作用下，从接收通道单元接收中频信号，完成中频信号的解扩、解调，并进行帧同步处理和解扰码处理，并将处理后的中频信号输出给信源解码同步单元；

信源解码同步单元：根据控制单元的控制信号产生同步信号，并在同步信号的作用下，将从解扩及信道解码单元输出的中频信号进行解压缩处理和数字视频转换，最终将得到的视频信号输出给显示面板；

显示面板：将电子射频开关发出的选通信号进行显示，同时将接收通道单元输出的检波后的信号能量进行显示，将所述信号能量与选通信号进行对比，验证天线A与天线B是否正确切换；并将信源解码同步单元输出的视频信号进行显示；

电源变换单元：完成一次输入电源的直流变换及调整，为接收通道单元、解扩及信道解码单元、信源解码同步单元及控制单元提供稳定可靠的二次电源；

控制单元：将控制指令发送到接收通道单元、解扩及信道解码单元及信源解码同步单元，同时接收所述三个单元的工作状态信息，并监控三个单元的工作状态，完成对三个单元的检测和控制。

2.根据权利要求1所述的一种双天线切换验证及信号接收装置，其特征在于：所述接收通单元包括频率转换器及检波器，其中频率转换器接收经过低噪声放大后的射频信号，进行下变频处理得到中频信号，并将其中一路中频信号输出至解扩及信道解码单元，同时将另一路中频信号输出至检波器；检波器接收频率转换器输出的中频信号进行检波，将检波后的信号能量输出至显示面板。

3.根据权利要求1所述的一种双天线切换验证及信号接收装置，其特征在于：所述解扩及信道解码单元包括解扩器、解调器、帧同步处理单元和解扰码单元，其中解扩器对接收通道单元输出的中频信号进行解扩，解调器对解扩后的信号进行解调，帧同步处理单元对解调后的信号进行帧同步处理，解扰码单元对帧同步处理后的信号进行解扰码处理，并将处理后的中频信号输出给信源解码同步单元。

4.根据权利要求1所述的一种双天线切换验证及信号接收装置，其特征在于：所述信源解码同步单元包括同步信号产生模块、解压缩模块和视频转换模块，其中同步信号产生模块根据控制单元的控制信号产生同步信号，并将同步信号输出给解压缩模块和视频转换模块；解压缩模块在同步信号的作用下，将从解扩及信道解码单元输出的中频信号进行解压缩处理，并将解压缩处理后的信号输出给视频转换模块；视频转换模块在同步信号的作用下，将解压缩处理后的信号进行数字视频转换，并将视频信号输出给显示面板。

5.根据权利要求1所述的一种双天线切换验证及信号接收装置的实现方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)电子射频开关选择天线A工作或天线B工作，并将选通信息输出给显示面板进行显示，同时将从选通的天线A或天线B接收到的射频信息输出给低噪声放大器；

(2)低噪声放大器将从电子射频开关接收的射频信号进行低噪声放大后输出给接收通道单元；

(3)接收通道单元在控制单元的控制信号作用下，接收经过低噪声放大后的射频信号，进行下变频处理得到中频信号，并将其中一路中频信号输出至解扩及信道解码单元，同时将另一路中频信号进行检波，将检波后的信号能量输出至显示面板；

(4)解扩及信道解码单元在控制单元的控制信号作用下，从接收通道单元接收中频信号，完成中频信号的解扩、解调，并进行帧同步处理和解扰码处理，并将处理后的中频信号输出给信源解码同步单元；

(5)信源解码同步单元根据控制单元的控制信号产生同步信号，并在同步信号的作用下，将从解扩及信道解码单元输出的中频信号进行解压缩处理和数字视频转换，最终将得到的视频信号输出给显示面板；

(6)控制单元从接收通道单元、解扩及信道解码单元及信源解码同步单元接收工作状态信息，并监控所述三个单元的工作状态，完成对所述三个单元的检测和控制；

(7)显示面板将接收通道单元输出的检波后的信号能量与电子射频开关发出的选通信号进行对比，验证天线A与天线B是否正确切换。

6.根据权利要求5所述的一种双天线切换验证及信号接收装置的实现方法，其特征在于：所述步骤(3)中的接收通单元包括频率转换器及检波器，其中频率转换器接收经过低噪声放大后的射频信号，进行下变频处理得到中频信号，并将其中一路中频信号输出至解扩及信道解码单元，同时将另一路中频信号输出至检波器；检波器接收频率转换器输出的中频信号进行检波，将检波后的信号能量输出至显示面板。

7.根据权利要求5所述的一种双天线切换验证及信号接收装置的实现方法，其特征在于：所述步骤(4)中的解扩及信道解码单元包括解扩器、解调器、帧同步处理单元和解扰码单元，其中解扩器对接收通道单元输出的中频信号进行解扩，解调器对解扩后的信号进行解调，帧同步处理单元对解调后的信号进行帧同步处理，解扰码单元对帧同步处理后的信号进行解扰码处理，并将处理后的中频信号输出给信源解码同步单元。

8.根据权利要求5所述的一种双天线切换验证及信号接收装置的实现方法，其特征在于：所述步骤(5)中的信源解码同步单元包括同步信号产生模块、解压缩模块和视频转换模块，其中同步信号产生模块根据控制单元的控制信号产生同步信号，并将同步信号输出给解压缩模块和视频转换模块；解压缩模块在同步信号的作用下，将从解扩及信道解码单元输出的中频信号进行解压缩处理，并将解压缩处理后的信号输出给视频转换模块；视频转换模块在同步信号的作用下，将解压缩处理后的信号进行数字视频转换，并将视频信号输出给显示面板。

Images