CN103905087B - 宽带跳频射频接收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种宽带跳频射频接收系统，接收信号从射频输入端口进入，经过数字跳频滤波与功率控制后与宽带锁相环混频，分别得到一中频和二中频。其中二中频再与固定本振混频将频率变换到一中频。经过开关选择后的一中频经过滤波放大后与DDS混频得到需要的中频，再次经滤波放大后提供给后级进行处理。这里频率捷变步进超过2MHz时由宽带锁相环跳变，当频率捷变步进小于2MHz时，由DDS实现频率跳变。这样，宽带锁相环在实现宽带切换时保证了频率切换时间，就能保证整个系统在任意频率间快速自由切换，达到快速跳变的目的，提高了系统捕获跟踪信号的能力。

Description

宽带跳频射频接收系统

技术领域

本发明涉及宽带跳频射频接收技术领域，具体来说，本发明涉及一种宽带跳频射频接收系统。

背景技术

目前，通信对抗的防御手段可以通过提高信号隐蔽性来提高系统的抗干扰性能。信号隐蔽性包含信号方式的隐蔽性：双工方式、调制方式、多路方式、编码方式、同步方式；以及信号参数的隐蔽性：特别是与抗干扰有关的参数，如：扩频序列、跳频序列、同步参数、信令参数等。

快速跳频是针对中、低速跳频通信系统易受跟踪式干扰而采用的一项新技术。其主要原理是：移动通信系统以高于信息速率的跳速在很宽的频带上进行频率跳变，即每个信息比特跳几跳以上，相当于跳速高达100KHz～1MHz，比目前的跳速提高100～1000倍。与中、低速跳频方式相比，这种体制的显著特点是：

·能有效地对抗跟踪式干扰和转发式干扰；

·能消除宽带移动通信中多径效应造成的不利因素；

·大大改善数据传输时的误码性能，从而提高可通率。

以上这些优点特别适用于新一代的无线通信。

抗跟踪干扰：现有的对抗跟踪干扰或单频干扰手段，主要靠慢跳频或中速跳频。跳频对躲避固定干扰有很好的作用，然而，目前的信号检测手段也日新月异，检测能力日益加强，目前任一种DSP芯片的FFT速度能够很容易地达到1ms以下，即现有的跳频系统很容易受到跟踪干扰的攻击。

解决这个问题的根本办法是采用快速跳频。也就是说要将跳频速率提高到每个频点的停留时间不超过从通信发射机到干扰机再到通信接收机的传播延迟，从而使最理想的跟踪干扰或转发干扰到达接收机的时间超过有效的通信时隙而失去干扰作用。例如，当干扰机在10km以外时，只要跳频速率达到15KHz即可彻底解决跟踪干扰和转发干扰问题。

抗阻塞干扰：传统的通信系统，特别是宽带系统(跳频和扩频)对干扰的抑制主要靠中频滤波，然而由于前端高频放大器和混频器都是非线性器件，在有强干扰时会产生不可恢复的交调干扰和噪声恶化，即产生射频前端的阻塞。发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用直接数字式频率合成器(DDS)结合锁相环技术实现的宽带跳频射频接收系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种宽带跳频射频接收系统，包括：

程控衰减器，其输入端与一射频输入端口相连接，获得一接收信号；

数字跳频滤波器，其输入端与所述程控衰减器的输出端相连接；

第一放大器，其输入端与所述数字跳频滤波器的输出端相连接；

第一混频器，其一输入端与所述第一放大器的输出端相连接；

宽带本振，其输出端与所述第一混频器的另一输入端相连接；

第一选择开关，其输入端与所述第一混频器的输出端相连接；

第一带通滤波器，其输入端与所述第一选择开关的一输出端相连接；

第二混频器，其一输入端与所述第一带通滤波器的输出端相连接；

固定本振，其输出端与所述第二混频器的另一输入端相连接；

第二带通滤波器，其输入端与所述第二混频器的输出端相连接；

第二放大器，其输入端与所述第二带通滤波器的输出端相连接；

第二选择开关，其一输入端直接与所述第一选择开关的另一输出端相连接，其另一输入端与所述第二放大器的输出端相连接；

第三带通滤波器，其输入端与所述第二选择开关的输出端相连接；

第三放大器，其输入端与所述第三带通滤波器的输出端相连接；

第三混频器，其一输入端与所述第三放大器的输出端相连接；

直接数字式频率合成器；

DDS带通滤波器，其输入端与所述直接数字式频率合成器的输出端相连接，其输出端与所述第三混频器的另一输入端相连接；

第四带通滤波器，其输入端与所述第三混频器的输出端相连接；以及

第四放大器，其输入端与所述第四带通滤波器的输出端相连接，其输出端与一中频输出端口相连接。

可选地，所述第一放大器为低噪声放大器。

可选地，所述宽带跳频射频接收系统还包括：

第一低通滤波器，其输入端与所述宽带本振的输出端相连接，其输出端与所述第一混频器的另一输入端相连接；和/或

第二低通滤波器，其输入端与所述固定本振的输出端相连接，其输出端与所述第二混频器的另一输入端相连接。

可选地，所述第一带通滤波器的频率比所述第二带通滤波器的频率高。

可选地，系统中的上述各部件通过一控制端口受一处理与控制单元的管理。

可选地，所述处理与控制单元为单片机或者FPGA。

可选地，所述程控衰减器、所述数字跳频滤波器和所述第一放大器构成前端器件部分。

可选地，所述宽带本振和所述第一低通滤波器构成宽带锁相环部分。

可选地，所述宽带跳频射频接收系统应用于一宽带跳频系统或者一宽带跳频综合测试仪。

本发明上述解决方式的原理是：1)尽量提高前端器件(程控衰减器、数字跳频滤波器和低噪声放大器)的线性动态范围，2)将增益尽量分配在中放(其余三个放大器)，3)更重要的和更直接的方法是在天线(射频输入端口外)和高放(即低噪声放大器)之间引入可快速编程的高Q无源跳频滤波器(即数字跳频滤波器)，从而大幅度降低进入有源器件的干扰电平，提高抗阻塞能力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明是一种采用DDS结合锁相环技术实现的宽带跳频射频接收系统，可应用于宽带跳频系统和宽带跳频通信系统综合测试仪。本发明的宽带跳频射频接收系统，实现某宽带带宽内任意频率间的快速跳变，频率可以任意切换跳变；同时频率精度可以达到0.1Hz；可以加载被调制的基带信号；跳频速率可以达到2000跳/秒。同时本发明通过提高前端器件(程控衰减器、数字跳频滤波器和低噪声放大器)的线性动态范围，将增益尽量分配在中放(其余三个放大器)，在射频前端引入可快速编程的高Q无源数字跳频滤波器(即数字跳频滤波器)，从而大幅度降低进入有源器件的干扰电平，提高抗阻塞能力。本发明极大的提高了信号参数的隐蔽性，增加了信号被捕获跟踪和阻塞干扰的难度，极大的提高了系统的电子对抗能力。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的宽带跳频射频接收系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图1为本发明一个实施例的宽带跳频射频接收系统的原理框图。如图1所示，该宽带跳频射频接收系统100主要包括：程控衰减器101、数字跳频滤波器102、第一放大器103、第一混频器104、宽带本振105、第一选择开关107、第一带通滤波器108、第二混频器109、固定本振110、第二带通滤波器112、第二放大器113、第二选择开关114、第三带通滤波器115、第三放大器116、第三混频器117、直接数字式频率合成器(DirectDigitalSynthesizer，DDS)118、DDS带通滤波器119、第四带通滤波器120以及第四放大器121。其中，程控衰减器101的输入端与一射频输入端口相连接，获取一接收信号。数字跳频滤波器102的输入端与程控衰减器101的输出端相连接；第一放大器103为低噪声放大器，其输入端与数字跳频滤波器102的输出端相连接；其中程控衰减器101、数字跳频滤波器102和第一放大器103可构成前端器件部分。第一混频器104的一输入端与第一放大器103的输出端相连接；宽带本振105的输出端可以直接与第一混频器104的另一输入端相连接，也可以先和一第一低通滤波器106的输入端相连接，再由该第一低通滤波器106的输出端与第一混频器104的另一输入端相连接，如此则宽带本振105和第一低通滤波器106可构成宽带锁相环部分。第一选择开关107的输入端与第一混频器104的输出端相连接；第一带通滤波器108的输入端与第一选择开关107的一输出端相连接；第二混频器109的一输入端与第一带通滤波器108的输出端相连接；固定本振110的输出端可以直接与第二混频器109的另一输入端相连接，也可以先和一第二低通滤波器111的输入端相连接，再由该第二低通滤波器111的输出端与第二混频器109的另一输入端相连接；第二带通滤波器112的频率比第一带通滤波器108的频率要低，该第二带通滤波器112的输入端与第二混频器109的输出端相连接；第二放大器113的输入端与第二带通滤波器112的输出端相连接；第二选择开关114的一输入端直接与第一选择开关107的另一输出端相连接，其另一输入端与第二放大器113的输出端相连接；第三带通滤波器115的输入端与第二选择开关114的输出端相连接；第三放大器116的输入端与第三带通滤波器115的输出端相连接；第三混频器117的一输入端与第三放大器116的输出端相连接；DDS带通滤波器119的输入端与直接数字式频率合成器118的输出端相连接，其输出端与第三混频器117的另一输入端相连接；第四带通滤波器120的输入端与第三混频器117的输出端相连接；第四放大器121的输入端与第四带通滤波器120的输出端相连接，其输出端与一中频输出端口相连接。

在本实施例中，该系统100中的上述各部件可通过一控制端口122受一处理与控制单元123的管理，该处理与控制单元123可以为单片机或者FPGA。

本发明的宽带跳频射频接收系统工作原理简述如下：

该宽带跳频射频接收系统的接收信号从射频输入端口进入，经过数字跳频滤波与功率控制后与宽带锁相环混频，分别得到一中频和二中频。其中二中频再与固定本振混频将频率变换到一中频。经过开关选择后的一中频经过滤波放大后与DDS混频得到需要的中频，再次经滤波放大后提供给后级进行处理。这里频率捷变步进超过2MHz时由宽带锁相环跳变，当频率捷变步进小于2MHz时，由DDS实现频率跳变。这样，宽带锁相环在实现宽带切换时，保证了频率切换时间，就能保证整个系统在任意频率间快速自由切换，达到快速跳变的目的，提高了系统捕获跟踪信号的能力。系统充分提高前端器件的线性动态范围，将增益尽量分配在中放，更重要的和更直接的是在天线和高放间引入可快速编程的高Q无源跳频滤波器，从而大幅度降低进入有源器件的干扰电平，提高了系统抗阻塞能力。

综上所述，与现有技术相比，本发明是一种采用DDS结合锁相环技术实现的宽带跳频射频接收系统，可应用于宽带跳频系统和宽带跳频通信系统综合测试仪。本发明的宽带跳频射频接收系统，实现某宽带带宽内任意频率间的快速跳变，频率可以任意切换跳变；同时频率精度可以达到0.1Hz；可以加载被调制的基带信号；跳频速率可以达到2000跳/秒。同时本发明通过提高前端器件(程控衰减器、数字跳频滤波器和低噪声放大器)的线性动态范围，将增益尽量分配在中放(其余三个放大器)，在射频前端引入可快速编程的高Q无源数字跳频滤波器(即数字跳频滤波器)，从而大幅度降低进入有源器件的干扰电平，提高抗阻塞能力。本发明极大的提高了信号参数的隐蔽性，增加了信号被捕获跟踪和阻塞干扰的难度，极大的提高了系统的电子对抗能力。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种宽带跳频射频接收系统(100)，包括：

程控衰减器(101)，其输入端与一射频输入端口相连接，获取一接收信号；

数字跳频滤波器(102)，其输入端与所述程控衰减器(101)的输出端相连接；

第一放大器(103)，其输入端与所述数字跳频滤波器(102)的输出端相连接；

第一混频器(104)，其一输入端与所述第一放大器(103)的输出端相连接；

宽带本振(105)，其输出端与所述第一混频器(104)的另一输入端相连接；

第一选择开关(107)，其输入端与所述第一混频器(104)的输出端相连接；

第一带通滤波器(108)，其输入端与所述第一选择开关(107)的一输出端相连接；

第二混频器(109)，其一输入端与所述第一带通滤波器(108)的输出端相连接；

固定本振(110)，其输出端与所述第二混频器(109)的另一输入端相连接；

第二带通滤波器(112)，其输入端与所述第二混频器(109)的输出端相连接；

第二放大器(113)，其输入端与所述第二带通滤波器(112)的输出端相连接；

第二选择开关(114)，其一输入端直接与所述第一选择开关(107)的另一输出端相连接，其另一输入端与所述第二放大器(113)的输出端相连接；

第三带通滤波器(115)，其输入端与所述第二选择开关(114)的输出端相连接；

第三放大器(116)，其输入端与所述第三带通滤波器(115)的输出端相连接；

第三混频器(117)，其一输入端与所述第三放大器(116)的输出端相连接；

直接数字式频率合成器(118)；

DDS带通滤波器(119)，其输入端与所述直接数字式频率合成器(118)的输出端相连接，其输出端与所述第三混频器(117)的另一输入端相连接；

第四带通滤波器(120)，其输入端与所述第三混频器(117)的输出端相连接；以及

第四放大器(121)，其输入端与所述第四带通滤波器(120)的输出端相连接，其输出端与一中频输出端口相连接。

2.根据权利要求1所述的宽带跳频射频接收系统(100)，其特征在于，所述第一放大器(103)为低噪声放大器。

3.根据权利要求2所述的宽带跳频射频接收系统(100)，其特征在于，还包括：

第一低通滤波器(106)，其输入端与所述宽带本振(105)的输出端相连接，其输出端与所述第一混频器(104)的另一输入端相连接；和/或

第二低通滤波器(111)，其输入端与所述固定本振(110)的输出端相连接，其输出端与所述第二混频器(109)的另一输入端相连接。

4.根据权利要求3所述的宽带跳频射频接收系统(100)，其特征在于，所述第一带通滤波器(108)的频率比所述第二带通滤波器(112)的频率高。

5.根据权利要求3所述的宽带跳频射频接收系统(100)，其特征在于，所述程控衰减器(101)、所述数字跳频滤波器(102)和所述第一放大器(103)构成前端器件部分。

6.根据权利要求3所述的宽带跳频射频接收系统(100)，其特征在于，所述宽带本振(105)和所述第一低通滤波器(106)构成宽带锁相环部分。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的宽带跳频射频接收系统(100)，其特征在于，所述宽带跳频射频接收系统(100)应用于一宽带跳频系统或者一宽带跳频综合测试仪。