CN106877887B - 多站异频应答接收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种多站异频信号应答接收系统，旨在提供一种单点驻留时间短、适应点频数多、可靠性高的多站异频接收应答系统，以克服多点频之间的互调干扰。本发明通过下述技术方案予以实现：系统接收不同频点射频信号后，数字信号处理单元发送默认频点至本振信号产生器，将接收到的射频信号与本振信号产生器输出的本振信号在混频器内进行混频，将混频后输出的固定中频送入数字信号处理单元，数字信号处理单元采样固定中频信号并将采样数据送至FPGA内载波环，搜索并完成基于预定多频点扫频和载波锁定及跟踪处理,采用自动驻留的多点频轮询算法判决，给出载波环锁定判决指示，根据算法判决指示改变本振频率，完成载波锁定自动驻留的多站异频信号接收。

Description

多站异频应答接收系统
技术领域
本发明涉及一种多站异频应答接收系统。
背景技术
为配合飞行器的飞行试验，飞行器中装配应答机接收系统，当飞行器出现故障时，为保证人员生命及财产安全，同时避免不必要的国际纠纷和技术泄密，应答机接收系统会配合地面站工作及时应答并采取飞行器炸毁措施。为提高系统的抗干扰能力和使用灵活性，多套地面站采用不同频点载波工作，这要求应答机接收系统能配合各地面站工作，具备多点频工作特性。
目前应答机接收系统使用较多的方案是多晶振源模拟方案，采用这种方案容易引起多点频之间的互调干扰，同时单点驻留时间长。此外，这种设计方案会导致设备体积增大、复杂性高、可靠性降低等问题，难以满足体积小、重量轻、功耗小、高可靠及复杂电磁环境等高性能要求。
发明内容
为克服多晶振源应答接收机的上述缺陷，本发明提供一种单点驻留时间短、适应点频数多、可靠性高的多站异频接收应答系统，以克服多点频之间的互调干扰。
本发明的上述目的可以通过以下措施实现，一种多站异频信号应答接收系统，包括：信道单元和包含现场可编程门阵列FPGA的数字信号处理单元，其特征在于：信道单元包括顺次串联的预选器、高频放大器、混频器和中频放大器，其中，混频器通过本振信号产生器电连接数字信号处理单元；多站异频信号应答接收系统在接收到不同频点的射频信号后，首先由数字信号处理单元发送默认频点至本振信号产生器，信道单元接收到的射频信号与本振信号产生器输出的本振信号在混频器内进行混频，混频后输出固定中频，固定中频信号经中频放大器放大送入数字信号处理单元，数字信号处理单元将对固定中频信号进行采样，并将采样数据送至FPGA内载波环，搜索并完成基于预定多频点扫频和载波锁定及跟踪处理,采用自动驻留的多点频轮询算法判决，给出载波环锁定判决指示，根据算法判决指示改变本振频率，载波锁定自动驻留的多站异频信号接收。
2.按权利要求1所述的多站异频信号应答接收系统，其特征在于，多站异频信号接收系统采用统一本振信号产生器，通过FPGA内置多点频轮询控制算法程序实现对本振信号产生器生产的本振频率控制，完成应答接收机对多站异频信号的接收。
3.按权利要求1所述的多站异频信号应答接收系统，将接收到的射频信号与本振信号产生器输出的本振信号在混频器内进行混频，混频后输出固定中频，固定中频信号经中频放大器放大送入数字信号处理单元，数字信号处理单元对固定中频信号进行采样，并将采样数据送至FPGA内载波环，搜索并完成基于预定多频点扫频和载波锁定及跟踪处理,采用自动驻留的多点频轮询算法判决，给出载波环锁定判决指示，根据算法判决指示改变本振频率，最终完成载波锁定自动驻留的多站异频信号接收。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
可适应的点频数多。本发明信道单元采用一次变频，通过FPGA内部多点频轮询控制算法控制本振频点，完成信道单元固定中频输出，固定中频输出要求本振信号产生器的本振频率可控，本振信号产生器的控制则在数字信号处理单元实现。最终完成基于预定多点频扫频搜索、载波锁定自动驻留的多站异频信号接收。只要多个频点之间干扰满足系统要求，频点个数可根据系统要求灵活增加。
单点驻留时间短。本发明数字信号处理单元对信道单元的固定中频输出进行采样，采样数据送至FPGA内进行多点频轮询控制算法处理，通过多点频轮询控制算法控制本振频点，FPGA内的多点频轮询控制算法处理时间非常短，一般在ms级。克服了多晶振源模拟方案单点驻留时间长的缺点。
可靠性高。本发明接收在数字信号处理单元对固定中频信号采样，采样数据在FPGA内进行多点频轮询控制算法处理，多站异频接收应答系统在接收到不同频点的射频信号后，可自动进行多站异频射频信号的接收应答，控制改变本振频率适应多个频点信号的接收，减少了应答接收机硬件电路的复杂度。
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明多站异频接收应答接收机的电路原理示意图。
图2是多点频轮询控制算法流程示意图。
具体实施方式
参阅图1，在以下描述的实施实例中，一种多站异频信号应答接收系统，包括：信道单元和包含现场可编程门阵列FPGA的数字信号处理单元，其中，信道单元包括顺次串联的预选器、高频放大器、混频器和中频放大器，其中，混频器通过本振信号产生器电连接数字信号处理单元；多站异频信号应答接收系统在接收到不同频点的射频信号后，首先由数字信号处理单元发送默认频点至本振信号产生器，信道单元将接收到的射频信号与本振信号产生器输出的本振信号在混频器内进行混频，混频后输出固定中频，固定中频信号经中频放大器放大送入数字信号处理单元，数字信号处理单元将对固定中频信号进行采样，并将采样数据送至FPGA内载波环，搜索并完成基于预定多频点扫频和载波锁定及跟踪处理,采用自动驻留的多点频轮询算法进行判决，给出载波环锁定判决指示，根据算法判决指示改变本振频率，最终完成载波锁定自动驻留的多站异频信号接收。
多站异频信号接收系统采用统一本振信号产生器，通过FPGA内置多点频轮询控制算法程序实现对本振信号产生器生产的本振频率控制，完成应答接收机对多站异频信号的接收。多点频轮询控制算法在应答接收机硬件平台的FPGA内通过软件编程实现。
多站异频接收应答系统采用数字化无线电结构，该数字化无线电结构由信道单元和信号处理单元组成。信道单元接收到不同频点的射频信号后首先将接收射频信号送入预选器进行滤波处理，滤波后的射频信号送入高频放大器放大，之后将滤波放大后的射频信号和本振信号产生器产生的本振信号通过混频器进行混频，混频后输出至中频放大器产生固定中频信号，实现固定中频输出。
信道单元接收到不同频点的射频信号后首先将接收射频信号送入预选器进行滤波处理，滤波后的射频信号送入高频放大器放大，之后将滤波放大后的射频信号和本振信号产生器产生的本振信号通过混频器进行混频，混频后输出至中频放大器产生固定中频信号，实现固定中频输出。。本振信号产生器的控制则在数字信号处理单元实现。
参阅图2。在数字信号处理单元FPGA中多点频轮询控制算法流程中，
应答接收机加电后，数字信号处理单元首先发送默认频点至本振信号产生器，控制本振信号产生器输出可控的本振频率。数字信号处理单元对中频放大器输出的固定中频信号进行AD采样，并将采样数据送至FPGA，通过FPGA内置的多点频轮询控制算法程序对信道单元的本振频率进行控制，并在FPGA内载波环完成载波环锁定及跟踪处理，给出载波环锁定判决指示。
FPGA根据载波锁定指示控制本振频率。如果载波环在当前频点fn锁定，则FPGA内置控制软件采用的多点频轮询控制算法停止频点搜索，并将当前频点fn按照传输协议发送给本振信号产生器，本振信号产生器收到本振控制信号后输出频率为fsn的正弦波，同时将接收成功信号反馈给数字信号处理单元；数字信号处理单元的FPGA收到本振单元发送的接收成功指示后停止发送当前频点fn，如果本振单元未回复接收成功指示，FPGA则通过控制软件继续按照一定时间周期T发送当前频点fn至本振信号产生器，直至本振信号产生器回复接收成功指示的信号。如果载波环在当前频点fn未锁定，则FPGA内置多点频轮询控制算法自动跳转至下一频点fn+1，本振信号产生器收到下一频点fn+1的信息后，输出频率为fsn+1的正弦波，并将当前频点fn+1按照传输协议发送给本振信号产生器，FPGA收到本振信号产生器发送的接收成功指示后，停止发送fn+1。如果本振信号产生器未回复接收成功指示，则FPGA继续按照一定时间周期T发送fn+1至本振信号产生器，直至本振信号产生器回复接收成功指示的信号。
如果载波环在当前频点fn+1未锁定，则通过FPGA内置多点频轮询控制算法程序对基于预定多频点扫频进行重复频点搜索，直至载波环锁定结束，完成载波锁定自动驻留的多站异频信号接收为止。
本发明通过相关图例来展示和说明新颖之处，本领域的技术人员应了解，在形式上和内容上作出的改进都在本发明涵盖的范围之内。

Claims (6)

1.一种多站异频信号应答接收系统，包括：信道单元和包含现场可编程门阵列FPGA的数字信号处理单元，其特征在于：信道单元包括顺次串联的预选器、高频放大器、混频器和中频放大器，其中，混频器通过本振信号产生器电连接数字信号处理单元；多站异频信号应答接收系统在接收到不同频点的射频信号后，自动进行多站异频射频信号的接收应答，首先由数字信号处理单元发送默认频点至本振信号产生器，信道单元将接收到的射频信号与本振信号产生器输出的本振信号在混频器内进行混频，混频后输出固定中频，固定中频信号经中频放大器放大送入数字信号处理单元，数字信号处理单元对中频放大器输出的固定中频信号进行AD采样，并将采样数据送至FPGA内载波环，FPGA根据载波锁定指示控制本振频率，若载波环在当前频点fn锁定，则FPGA内置控制软件采用的多点频轮询控制算法停止频点搜索，并将当前频点fn按照传输协议发送给本振信号产生器，本振信号产生器收到本振控制信号后输出频率为fsn的正弦波，同时将接收成功信号反馈给数字信号处理单元；数字信号处理单元的FPGA收到本振单元发送的接收成功指示后停止发送当前频点fn，如果本振单元未回复接收成功指示，FPGA则通过控制软件继续按照一定时间周期T发送当前频点fn至本振信号产生器，直至本振信号产生器回复接收成功指示的信号；如果载波环在当前频点fn未锁定，则FPGA内置多点频轮询控制算法自动跳转至下一频点fn+1，本振信号产生器收到下一频点fn+1的信息后，输出频率为fsn+1的正弦波，并将接收成功信号反馈给数字信号处理单元，FPGA收到本振信号产生器发送的接收成功指示后，停止发送fn+1；通过FPGA内置的多点频轮询控制算法程序对信道单元的本振频率进行控制，并在FPGA内基于预定多频点扫频，完成载波环锁定及跟踪处理，给出载波环锁定判决指示，根据锁定判决指示改变本振频率，控制改变本振频率适应多个频点信号的接收，完成应答接收机对多站异频信号的接收。
2.按权利要求1所述的多站异频信号应答接收系统，其特征在于，多站异频信号接收系统采用统一本振信号产生器，通过FPGA内置多点频轮询控制算法程序实现对本振信号产生器产生的本振频率控制。
3.按权利要求1所述的多站异频信号应答接收系统，其特征在于，多点频轮询控制算法在应答接收机硬件平台的FPGA内通过软件编程实现。
4.按权利要求1所述的多站异频信号应答接收系统，其特征在于，多站异频接收应答系统采用数字化无线电结构，该数字化无线电结构由信道单元和信号处理单元组成。
5.按权利要求1所述的多站异频信号应答接收系统，其特征在于，信道单元接收到不同频点的射频信号后首先将接收射频信号通过预选器进行滤波处理，送入高频放大器放大，将滤波放大后的射频信号和本振信号产生器产生的本振信号通过混频器进行混频，混频后输出至中频放大器产生固定中频信号，实现固定中频输出。
6.按权利要求1所述的多站异频信号应答接收系统，其特征在于，应答接收机加电后，数字信号处理单元首先发送默认频点至本振信号产生器，控制本振信号产生器输出可控的本振频率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6029054A (en) * 1995-12-14 2000-02-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy MMIC receiver
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