CN107171682A - 一种基于mcu控制核心的uhf频段高动态宽带接收系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信中宽带下变频接收机技术领域，公开了一种基于MCU控制核心的UHF频段高动态宽带接收系统，所述包括接收系统包括接收链路前端、前置低噪声放大器LNA、数字式可控制型数字衰减器Att、高增益放大器、DDS模拟频率源、PLL宽带频率源、高Q值LPF滤波器、高线性度双平衡混频器。本发明通过对硬件电路的测试和性能优化，实现了一个结构简单稳定的频率源，提供给扫频接收机做下变频的调试解调工作。本发明提高了频率源的利用并大大提高了频率源的质量和频带输出范围。此高动态宽带接收单元，提高了传统接收机的扫频接收范围，并提高了扫频接收机的灵敏度。

Description

一种基于MCU控制核心的UHF频段高动态宽带接收系统

技术领域

本发明属于无线通信中宽带下变频接收机技术领域，特别涉及一种UHF频段高动态宽带接收系统。

背景技术

通常下变频设计可以采取一次下变频方式，这样可以减少对变频本振数量的依赖。这样虽然只需要一级宽带扫频本振，但是其镜像抑制很差，目前比较有效的解决途径是采用镜像抑制混频器，但输入中频带宽较宽，满足此条件的镜像抑制滤波器很少，存在以上缺点。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有接收机，扫频范围局限，精确度不高，镜像抑制不理想的缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种UHF频段高动态宽带接收系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于MCU控制核心的UHF频段高动态宽带接收系统，所述包括接收系统包括：

接受链路前端，用于输入信号接收，提供给后续电路下变频信号；

前置低噪声放大器LNA，用于低噪声的放大接收链路接收到的信号，将埋没在噪声信号中的有用信号进行放大；

高增益放大器，用于放大接收端接收到的信号，使放大后的信号不被埋没在噪声之中，利于后续处理。

DDS模拟频率源，用于输出频率分辨率较高的模拟频率源，其频率分辨率可达0.23Hz，能适应于精度要求度不高的场合。

PLL宽带频率源，用于输出扫频或者点频模式，扫频模式可扫频范围35MHz-4.4GHz，可动态扫描频率，点频模式可以设置35MHz-4.4GHz,功率可调、低杂散和低相噪的稳定频率源。

高Q值LPF滤波器，用于滤除一次混频之后的镜像频率，保留上边带信号，利于后续处理。

高线性度双平衡混频器，用于将接收信号与PLL提供的本振信号混频，将接收来的信号混频后固定到某一特定中频。

进一步，所述控制核心包括MCU控制单元，所述MCU控制单元连接有按键用以实现单独频率方式调整；所述MCU控制单元还连接有串口控制模块以实现PC控制频率显示方式；所述MCU控制单元还连接有OLED和LCD显示模块。

进一步，所述高动态宽带接收单元，数字式可控制型数字衰减器Att，使用高线性度，7位数字射频步进衰减器，DSA以0.25dB步至31.75dB，提供高动态范围的数字衰减范围，其中0.25dB的可控制衰减可以提供灵活的功率范围的调节。并提供串行与并行的模式已方便选择。

进一步，所述串行模式配置，提供程序下载接口，按照时序可以对芯片进行寄存器操作。所述并行模式，外接8位拨码开关，每位对应不同的衰减值，调节比较方便。

进一步，所述PLL频率源部分包括鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)、压控振荡器(VCO)其中鉴相器，它的作用是检测输入信号之间的相位差，并将检测出的相位差信号转换成电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制。环路滤波器用于衰减由输入信号噪声引起的快速变化的相位误差和平滑相位检测器泄露的高频分量，即滤波,以便在其输出端对原始信号进行精确的估计。压控振荡器(VCO)用于根据环路滤波器与鉴相器的输出的电压，控制振荡器调整频率输出，动态关系如图4；；所述PLL与DDS组合可以得到带宽宽、分辨率高、转换时间快，并且在N不大时，相位噪声和杂散都可以较低。

本发明相比现有技术具有以下有益效果：高动态宽带接收单元工作在UHF频段，完成接收信号的接收，并能够根据接收的信号的情况，由DDS+PLL扫频本振源与接收信号搬移到较高频段，此时的扫频的精度较高，此后以混频后中频的形式输出，输出信号根据实际测试情况如图5所示，选取上边带频率其功率变化波动相对下边带小，选取其作为后续信号的采集频率较稳定，加入LPF滤波器，并放大后，再次进入混频，与二本振结合产生2中频信号，以供后续接收模块使用。

附图说明

图1为本发明MCU控制核心控制本振源的实施例示意图；

图2为本发明实施例所采用整体系统图实施示意图；

图3为本发明实施例所采用DDS产生系统图实施示意图；

图4为本发明实施例所采用PLL产生系统图实施示意图；

图5为本发明实施例的输出信号根据实际测试情况示意图。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种基于MCU控制核心的UHF频段高精度扫频接收系统，所述控制核心MCU控制DDS输出稳定频率源，以供PLL使用，并单独控制PLL输出宽带高精度扫频或点频信号供高动态宽带接收单元使用；所述MCU控制核心包含：按键操作方式、OLED显示设备、LCD显示设备、串口上位机控制设备、具备点频和扫频模式；所述扫频接收机包含：LNA低噪声放大器、高增益放大器、数字可调衰减器、高性能带通滤波器。通过对硬件电路的测试和性能优化，实现了一个结构简单稳定的频率源，提供给扫频接收机做下变频的调试解调工作。此频率源解决了传统频率源带宽不够宽、动态范围小，精确度低和频率源利用不够的问题，提高了频率源的利用并大大提高了频率源的质量和频带输出范围。此高动态宽带接收单元，提高了传统接收机的扫频接收范围，并提高了扫频接收机的灵敏度。

根据本发明的一个实施例，所述整体接收机包括：接收链路前端、前置低噪声放大器LNA、数字式可控制型数字衰减器Att、高增益放大器、DDS模拟频率源、PLL宽带频率源、中心频率与带宽均有所差别的BPF、高线性度双平衡混频器。

根据本发明的一个实施例，所述控制核心包括：MCU控制单元；其上连接有按键已实现单独频率方式调整；其上还连接有串口控制模块以实现PC控制频率显示方式；其上还连接有OLED和LCD显示模块。

根据本发明的一个实施例，所述高动态宽带接收单元，接受链路前端用于输入信号接收，提供给后续电路下变频信号。

根据本发明的一个实施例，所述高动态宽带接收单元，前置低噪声放大器LNA用于低噪声的放大接收链路接收到的信号，将埋没在噪声信号中的有用信号进行放大。

根据本发明的一个实施例，所述高动态宽带接收单元，数字式可控制型数字衰减器Att，使用高线性度，7位数字射频步进衰减器，DSA以0.25dB步至31.75dB，提供高动态范围的数字衰减范围，其中0.25dB的可控制衰减可以提供灵活的功率范围的调节。并提供串行与并行的模式已方便选择。

所述串行模式配置，提供程序下载接口，按照时序可以对芯片进行寄存器操作。所述并行模式，外接8位拨码开关，每位对应不同的衰减值，调节比较方便。

根据本发明的一个实施例，所述高动态宽带接收单元，DDS模拟频率源，是直接数字频率合成器，是现有的直接式频率合成器，间接式频率合成器，直接数字式频率合成法中的后者，采用全数字技术，分辨率高、频率转换时间短、相位噪声低的特点，可提供0.23Hz分辨率的信号。

所述PLL频率源部分包括:鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)、压控振荡器(VCO)，所述PLL与DDS组合可以得到带宽宽、分辨率高、转换时间快，并且在N不大时，相位噪声和杂散都可以较低。

本发明的基于MCU的UHF频段宽带高精度接收机包括接收链路前端、低噪声放大器、放大器、DDS+PLL宽带高精度扫频第一本振源、第二PLL本振源。该高动态宽带接收单元能够完成接收信号的定频输出，并且工作在UHF频段，采用了两次下变频，在二中频完成接收信号的锁定，可以理解，扫频接收机还可以包含其他的部件，以调节扫频接收机的性能，例如是信号放大、滤波等，本发明不进行赘述。

在图1中，基于MCU控制核心的高动态宽带接收单元，其MCU控制核心用以控制DDS、PLL、以及Att模块，以分别让DDS产生时钟，以此来激励PLL输出扫频或者点频模式来供给宽带扫频接收机第一与第二本振，同时还需要控制数字可控制衰减器，并且具备串口调试模式，方便PC端联调。其上还连接有OLED和LCD显示模块，可以用按键设置所需的是点频还是扫频模式，灵活的设置，给实际使用带来了很大的方便性。

其中，参看图2，接收链路前端输入接收信号和扫频参考信号，接收信号为用来进行扫频的输入信号，变频参考信号为压控振荡器输出信号，接收链路前端根据变频参考信号将接收信号进行下变频，并输出中频信号，较佳的，中频信号的频率固定为3.4GHz，接收链路前端的具体结构可以为现有的接收链路前端，在此不再赘述。

前置低噪声放大器LNA，其提供低噪声的放大效益，对整个宽带接收机的噪声系数影响很大，这里设计的是使用在在宽频带，器件的噪声系数低于1d B的放大器，对整个系统的噪声优化效果较好。

数字可调衰减器Att，动态范围0.25-31.75d B可提供的动态范围效果较大，若要更大的动态范围的调整，可以再加入一级，这里只使用了一级的动态范围，设计了串行与并行模式，可以利用MCU进行寄存器的操作或者利用拨码开关动态的调整数字衰减器的动态功率范围。

DDS与PLL的组合扫频源，可以扫描的精确度0.23Hz，可以接收灵敏度比较高的动态范围的信号。

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 (5)

1.一种基于MCU控制核心的UHF频段高动态宽带接收系统，其特征在于，所述包括接收系统包括：

接收链路前端，用于输入信号接收，提供给后续电路下变频信号；

前置低噪声放大器LNA，用于低噪声的放大接收链路接收到的信号，将埋没在噪声信号中的有用信号进行放大；

数字式可控制型数字衰减器Att，用于动态调整经过放大之后的射频信号，其可调最小精度可达0.25dB；

高增益放大器，用于放大接收端接收到的信号，使放大后的信号不被埋没在噪声之中，利于后续处理；

DDS模拟频率源，用于输出频率分辨率较高的模拟频率源，其频率分辨率可达0.23Hz，适应于精度要求度不高的场合；

PLL宽带频率源，用于输出扫频或者点频模式，扫频模式可扫频范围35MHz-4.4GHz，可动态扫描频率，点频模式可以设置35MHz-4.4GHz，功率可调、低杂散和低相噪的稳定频率源；

高Q值LPF滤波器，用于滤除一次混频之后的镜像频率，保留上边带信号，利于后续处理；

高线性度双平衡混频器，用于将接收信号与PLL提供的本振信号混频，将接收来的信号混频后固定到某一特定中频。

2.如权利要求1所述的基于MCU控制核心的UHF频段高精度扫频接收系统，其特征在于，所述控制核心包括MCU控制单元，所述MCU控制单元连接有按键用以实现单独频率方式调整；所述MCU控制单元还连接有串口控制模块以实现PC控制频率显示方式；所述MCU控制单元还连接有OLED和LCD显示模块。

3.如权利要求1所述的基于MCU控制核心的UHF频段高精度扫频接收系统，其特征在于，所述高动态宽带接收单元，数字式可控制型数字衰减器Att，使用高线性度，7位数字射频步进衰减器，DSA以0.25dB步至31.75dB，提供高动态范围的数字衰减范围，其中0.25dB的可控制衰减可以提供灵活的功率范围的调节；并提供串行与并行的模式已方便选择。

4.根据权利要求3所述的提供的串口与并口的模式，其特征在于，所述串行模式配置，提供程序下载接口，按照时序可以对芯片进行寄存器操作；所述并行模式，外接8位拨码开关，每位对应不同的衰减值。

5.如权利要求1所述的基于MCU控制核心的UHF频段高精度扫频接收系统，其特征在于，所述PLL频率源部分包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器；

鉴相器，用于检测输入信号之间的相位差，并将检测出的相位差信号转换成电压信号输出，信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制；

环路滤波器，用于衰减由输入信号噪声引起的快速变化的相位误差和平滑相位检测器泄露的高频分量，即滤波,以便在其输出端对原始信号进行精确的估计；

压控振荡器，用于根据环路滤波器与鉴相器的输出的电压，控制振荡器调整频率输出。