CN108183876B - 一种fsk信号解调及脉冲恢复系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FSK信号解调及脉冲恢复系统，所述系统包括依次连接的本振信号产生模块(1)、混频模块(2)、滤波模块(3)和解调模块(4)；所述本振信号产生模块(1)，用于输出频率为f0+A或f0‑A的本振信号；所述混频模块(2)用于将接收到的脉冲调幅微波信号Xr进行衰减，然后和本振信号产生模块(1)输出的本振信号混频，输出频率范围为A‑df～A+df的中频信号；所述滤波模块(3)，用于对中频信号进行滤波，并经过限幅放大器放大到最大电平后输出；所述解调模块(4)用于所述滤波模块(3)输出的信号进行解调，输出三个电压信号，将该电压分别和标准电压比较后输出三路信号DRC、DR1、DR2，三路信号进行逻辑运算，输出4路独立的脉冲信号。

Description

一种FSK信号解调及脉冲恢复系统及方法

技术领域

本发明属于微波信号解调技术领域，特别涉及一种FSK信号解调及脉冲恢复系统及方法。

背景技术

为了完成导弹等的无线电控制仪功能和性能测试，需要在测试设备中设计能够替代照射制导雷达功能的测试单元，需要能够接收并解调无线电控制仪发出的脉冲调制微波信号。在实际设计中会出现增大解调带宽与压缩解调带宽之间的矛盾问题。具体有两点：(1)下行信号脉冲调制的脉冲宽度较小(0.3μs)，对其解调接收需要具有一定带宽以便于恢复完整的脉冲。(2)解调带宽增大会引入干扰，需要尽量减小滤波器频率边缘的过渡带。

为了从宽带宽、信号强度差异大的脉冲调制微波信号中解调出基带信号，要求检波电路具有带宽宽、动态范围大、线性保真度高的特点，现有的装置无法满足该要求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的增大解调带宽与压缩解调带宽之间的矛盾问题，提出了一种FSK信号解调及脉冲恢复系统及方法，该方法采用宽带检波、窄带解调和数字信号处理，确保脉冲恢复和降低外部干扰影响。

为实现上述目的，本发明提出的一种FSK信号解调及脉冲恢复系统，所述系统包括依次连接的本振信号产生模块1、混频模块2、滤波模块3和解调模块4；

所述本振信号产生模块1，用于采用锁相技术将输入参考信号f0的频率提高或降低A，输出频率为f0+A或f0-A的本振信号；

所述混频模块2，用于将接收到的脉冲调幅微波信号Xr进行衰减，得到电平范围内的信号；然后和本振信号产生模块1输出的本振信号混频，输出频率范围为发A-df～A+df的中频信号；

所述滤波模块3，用于对混频模块2输出的中频信号进行滤波，并经过限幅放大器放大到最大电平后输出；

所述解调模块4，用于所述滤波模块3输出的信号进行解调，输出三个电压信号，将该电压分别和标准电压比较后输出三路信号DRC、DR1、DR2，三路信号进行逻辑运算，输出4路独立的脉冲信号：DRC、DR1、DR2和DR0。

作为上述系统的一种改进，所述混频模块2包括串联的固定衰减器、数控衰减器和混频器；所述脉冲调幅微波信号Xr的每个脉冲内为FSK信号，并以f0为中心载频。

作为上述系统的一种改进，所述解调模块4包括两个解调器，一个为检波器，用于采用宽带检波的方式检出频带内的所有脉冲调制信号；一个为窄带解调器，用于检出-df和+df的调制信号，然后所述两个解调器根据带宽将频率转换为电压信号；

所述解调模块4还包括三个比较器：DRC比较器、DR1比较器和DR2比较器；所述检波器输出的电压信号进入DRC比较器，若该电压大于V1且小于V6，则输出DRC脉冲；所述窄带解调器输出f0+df电压信号到DR2比较器，若该电压大于V5且小于V6，则DR2比较器输出DR2脉冲；所述窄带解调器输出f0-df电压信号到DR1比较器，若该电压大于V1且小于V2，则输出DR1脉冲；

将DRC、DR1和DR2三路脉冲信号输入逻辑处理单元进行运算，根据

计算DR0，然后输出四路信号DR0、DR1、DR2和DRC信号。

作为上述系统的一种改进，所述V1为-df的最大频偏的边缘电压；V2为-df的最小频偏的电压；+df为f0+df变频到中频的正频偏，V5为最小的正频偏电压，V6为最大的正频偏电压。

一种基于上述的系统实现的FSK信号解调及脉冲恢复方法，所述方法包括：

步骤1)将输入参考信号f0输入所述本振信号产生模块1，输出频率为f0+A或f0－A的本振信号；

步骤2)所述混频模块2对接收到的脉冲调幅微波信号Xr进行衰减，然后和所述本振信号产生模块(1)输出的本振信号在混频器中进行混频，输出信号频率范围为A-df至A+df的中频信号；

步骤3)步骤2)中输出的中频信号经滤波模块3的滤波器滤波，并经过限幅放大器放大到最大电平，然后输出到解调模块4；

步骤4)所述检波器解调出所有脉冲调制信号进入DRC比较器，输出DRC脉冲；所述窄带解调器输出f0+df脉冲时进入DR2比较器，输出DR2脉冲，所述窄带解调器输出f0-df脉冲时进入DR1比较器，输出DR1脉冲；三路脉冲信号进入逻辑处理单元进行运算，输出四路信号DR0、DR1、DR2和DRC信号。

本发明的优势在于：

1、本发明采用宽带检波+窄带解调+数字信号处理的方法，确保脉冲恢复和降低外部干扰影响；

2、本发明的方法在FM解调曲线含噪声的条件下，提高了解调结果的准确性，解决了增大解调带宽与压缩解调带宽之间的矛盾问题，提高了信号解调和脉冲恢复的可靠性。

附图说明

图1为本发明的FSK信号解调及脉冲恢复系统的示意图；

图2为本发明的FSK信号解调及脉冲恢复方法的FM解调曲线示意图。

附图标识

1、本振信号产生模块 2、混频模块

3、滤波模块 4、解调模块

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种FSK信号解调及脉冲恢复系统，所述系统包括：本振信号产生模块1、混频模块2、滤波模块3和解调模块4；

所述本振信号产生模块1，用于将输入参考信号f0(9～11GHz)采用锁相技术将其频率提高或降低36MHz，得到生产频率为f0+36MHz的信号，作为输入信号的混频器的本振信号。该本振由VCO产生f0+36MHz信号和输入f0混频产生36MHz差频信号；该信号和36MHz参考晶振进行鉴相，控制生产频率准确同步在f0+36MHz下。

所述混频模块2，用于将接收到的脉冲调幅微波信号Xr输入固定衰减器，固定衰减器后面再加一数控衰减器，用于控制输入信号的电平范围；然后和本振信号产生模块1输出的本振信号f0+36MHz混频，输出信号频率范围为36-df～36+df的频率范围。Xr的每个脉冲内为FSK信号，并以当前f0为中心载频。

所述滤波模块3，用于对混频模块2输出的中频信号经滤波器滤波，并经过限幅放大器放大到最大电平，使幅度恒定。

所述解调模块4，用于所述滤波模块3输出的信号进行解调，包括并联的两个解调器，一个为检波器，采用宽带检波的方式检出频带内的所有脉冲调制信号，一个为窄带解调器，分别检出-df和+df的调制信号，两个解调器根据带宽将频率转换为电压信号，通过电压比较进行电平分离和处理。

在实际应用中，FM解调曲线是含噪声的，在三个频带的边缘，解调结果具有干扰特性，解调结果不准确。因此频带最窄的f0信号不能直接解出。

如图2所示，f0为f0频率变频到中频后的频率；鉴频输出电压在V3～V4之间；-df为f0-df变频到中频后的负频偏，V1为-df的最大频偏的边缘电压；V2为-df的最小频偏的边缘电压；+df为f0+df变频到中频的正频偏，V5代表最小的正频偏电压，V6代表最大的正频偏的电压。

所述解调模块4包括三个比较器：DRC比较器、DR1比较器和DR2比较器，用于将V1，V2，V5，V6作为标准电压，和两个解调器输出的电压进行比较，分别输出DRC、DR1和DR2信号；

(1)若检波器输出的电压大于V1且小于V6，则输出为DRC脉冲。

(2)窄带解调器输出f0+df脉冲时，若输出的电压大于V5且小于V6，则输出为DR2脉冲。

(3)窄带解调器输出f0-df脉冲时：若输出电压大于V1且小于V2，则输出为DR1脉冲。

将三路脉冲信号输入逻辑处理单元进行运算，根据

计算DR0，然后输出四路信号DR0、DR1、DR2和DRC信号。

也就是说，系统将Xr解调后分别输出基带信号DR0、DR1、DR2和DRC，均为TTL信号。

基于上述系统，本发明还提供了一种FSK信号解调及脉冲恢复方法，所述方法包括：

步骤1)将输入参考信号f0输入所述本振信号产生模块1，输出生产频率为f0+A或f0－A的本振信号；

步骤2)所述混频模块2对接收到的脉冲调幅微波信号Xr进行衰减，然后和所述本振信号产生模块1输出的本振信号在混频器中进行混频，输出信号频率范围为A-df至A+df的中频信号；

步骤3)步骤2)中输出的中频信号经滤波模块3的滤波器滤波，并经过限幅放大器放大到最大电平，然后输出到解调模块4；

步骤4)所述检波器解调出所有脉冲调制信号进入DRC比较器，输出DRC脉冲；所述窄带解调器输出f0+df脉冲时进入DR2比较器，输出DR2脉冲，所述窄带解调器输出f0-df脉冲时进入DR1比较器，输出DR1脉冲；三路脉冲信号进入逻辑处理单元进行运算，输出四路信号DR0、DR1、DR2和DRC信号。

实际应用中FM解调曲线是含噪声的，在三个频带的边缘，解调结果具有干扰特性，解调结果不准确。因此频带最窄的f0信号不能使用直接窄带解调得到。在本发明中，为了保证脉冲恢复，采用宽带检波的方式检出频带内的所有脉冲调制信号，然后-df和+df频带采用窄带解调得到，最后采用数字信号处理得到f0信号。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种FSK信号解调及脉冲恢复系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的本振信号产生模块(1)、混频模块(2)、滤波模块(3)和解调模块(4)；

所述本振信号产生模块(1)，用于采用锁相技术将输入参考信号的频率f0提高或降低A，输出频率为f0+A或f0-A的本振信号；

所述混频模块(2)，用于将接收到的脉冲调幅微波信号Xr进行衰减，得到电平范围内的信号；然后和本振信号产生模块(1)输出的本振信号混频，输出频率范围为A-df～A+df的中频信号；-df为负频偏；+df为正频偏；

所述滤波模块(3)，用于对混频模块(2)输出的中频信号进行滤波，并经过限幅放大器放大到最大电平后输出；

所述解调模块(4)，用于所述滤波模块(3)输出的信号进行解调，输出三个电压信号，将该电压分别和标准电压比较后输出三路信号DRC、DR1、DR2，三路信号进行逻辑运算，输出4路独立的脉冲信号：DRC、DR1、DR2和DR0；

所述解调模块(4)包括两个解调器，一个为检波器，用于采用宽带检波的方式检出频带内的所有脉冲调制信号；一个为窄带解调器，用于检出-df和+df的调制信号，然后所述两个解调器根据带宽将频率转换为电压信号；

所述解调模块(4)还包括三个比较器：DRC比较器、DR1比较器和DR2比较器；所述检波器输出的电压信号进入DRC比较器，若该电压大于V1且小于V6，则输出DRC脉冲；所述窄带解调器输出f0+df电压信号到DR2比较器，若该电压大于V5且小于V6，则DR2比较器输出DR2脉冲；所述窄带解调器输出f0-df电压信号到DR1比较器，若该电压大于V1且小于V2，则输出DR1脉冲；

将DRC、DR1和DR2三路脉冲信号输入逻辑处理单元进行或运算，根据

计算DR0，然后输出四路信号DR0、DR1、DR2和DRC信号；

所述V1为-df的最大频偏的边缘电压；V2为-df的最小频偏的电压；+df为f0+df变频到中频的正频偏，V5为最小的正频偏电压，V6为最大的正频偏电压。

2.根据权利要求1所述的FSK信号解调及脉冲恢复系统，其特征在于，所述混频模块(2)包括串联的固定衰减器、数控衰减器和混频器；所述脉冲调幅微波信号Xr的每个脉冲内为FSK信号，并以f0为中心载频。

3.一种基于权利要求1-2之一所述的系统实现的FSK信号解调及脉冲恢复方法，所述方法包括：

步骤1)将频率为f0的输入参考信号输入所述本振信号产生模块(1)，输出频率为f0+A或f0－A的本振信号；

步骤2)所述混频模块(2)对接收到的脉冲调幅微波信号Xr进行衰减，然后和所述本振信号产生模块(1)输出的本振信号在混频器中进行混频，输出信号频率范围为A-df至A+df的中频信号；-df为负频偏；+df为正频偏；

步骤3)步骤2)中输出的中频信号经滤波模块(3)的滤波器滤波，并经过限幅放大器放大到最大电平，然后输出到解调模块(4)；

步骤4)所述检波器采用宽带检波的方式检出频带内的所有脉冲调制信号，根据带宽将频率转换为电压信号，输出至DRC比较器；所述窄带解调器检出-df和+df的调制信号，输出f0+df脉冲时进入DR2比较器，输出f0-df脉冲时进入DR1比较器；

DRC比较器判断接收的电压是否大于V1且小于V6、若为是则输出DRC脉冲至逻辑处理单元；DR2比较器判断接收的电压是否大于V5且小于V6，若为是则输出DR2脉冲至逻辑处理单元；DR1比较器判断接收的电压是否大于V1且小于V2，若为是则输出DR1脉冲至逻辑处理单元；逻辑处理单元将DRC、DR1和DR2三路脉冲信号进行或运算，根据

计算DR0，然后输出四路信号DR0、DR1、DR2和DRC信号；

所述V1为-df的最大频偏的边缘电压；V2为-df的最小频偏的电压；+df为f0+df变频到中频的正频偏，V5为最小的正频偏电压，V6为最大的正频偏电压。

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