CN109639296A - 一种模拟通信接收处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟通信接收处理装置，包括接收变频单元和信号处理单元；接收变频单元，用于接收指定工作频段内的模拟通信信号，以及将模拟通信信号变频至预设中频频段，并发送给信号处理单元；信号处理单元，用于对接收到的变频后的模拟通信信号进行解调、协议分析和网络包封装，以预设的网络包格式发送至上级计算机，并将其中解调的话音信号经数模转换后输出。从而，可以实现对指定工作频率模拟通信信号的接收、解调和打包发送，结合上位机可灵活记录存储和复现模拟通信信号，并具备话音信号的输出功能。
Description
技术领域
本发明涉及短波和超短波通信信号处理领域，特别涉及一种模拟通信接收处理装置。
背景技术
模拟通信调制方式在现代通信体系中仍起着重要作用，特别是航空和航海领域，模拟调制方式如语音通信借用了人类生理的理解和纠错能力，在某些场合效果要好于数字通信。然而，目前，对模拟通信信号的接收解调任务基本由一体化的通用接收机承担，功能存在不足且体积大。所以，有必要研发一种模块化、具备接收解调等多种功能的接收处理装置，以满足用户的使用需求。
发明内容
鉴于上述技术问题，提出了本发明的一种模拟通信接收处理装置，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种模拟通信接收处理装置，包括接收变频单元和信号处理单元；
接收变频单元，用于接收指定工作频段内的模拟通信信号，以及将模拟通信信号变频至预设中频频段，并发送给信号处理单元；
信号处理单元，用于对接收到的变频后的模拟通信信号进行解调、协议分析和网络包封装，以预设的网络包格式发送至上级计算机，并将其中解调的话音信号经数模转换后输出。
可选地，接收变频单元，具体用于接收20MHz-2GHz频段内的模拟通信信号，并将模拟通信信号变频至包括70MHz的中频频段，中频频段的带宽为0.5KHz-200KHz。
可选地，接收变频单元，包括依次连接的分段滤波器电路、混频放大滤波电路和中频带宽选择电路。
可选地，分段滤波器电路，包括依次连接的输入端低噪声放大器、分频段滤波器组、输出端低噪声放大器、镜频滤波器和射频衰减器。
可选地，分段滤波器电路还包括：设置在输入端低噪声放大器之前的第一选择开关和设置在输入端低噪声放大器之后的第二选择开关，第一选择开关和第二选择开关用于将输入端低噪声放大器接入电路或短路。
可选地，分频段滤波器组包括：并联的多个不同频段滤波器，以及设置在多个不同频段滤波器之前的第三选择开关和设置在多个不同频段滤波器之后的第四选择开关；第三选择开关和第四选择开关用于选择将多个不同频段滤波器中的一个接入电路。
可选地，输出端低噪声放大器包括第一输出端低噪声放大器和第二输出端低噪声放大器；
分段滤波器电路还包括：设置在第二输出端低噪声放大器之前的第五选择开关和设置在第二输出端低噪声放大器之后的第六选择开关，第五选择开关和第六选择开关用于将第二输出端低噪声放大器接入电路或短路。
可选地，混频放大滤波电路包括依次连接的一混电路、一中放大滤波电路、二混电路和二中放大滤波电路；
一混电路包括混入2820-4800MHz信号的第一混频器；
一中放大滤波电路包括依次连接的第一低通滤波器、第一增益放大器、带通滤波器、校准衰减器和第二增益放大器；
二混电路包括混入2870MHz信号的第二混频器；
二中放大滤波电路包括第二低通滤波器、第三增益放大器和中频衰减器。
可选地，中频带宽选择电路包括依次连接的第七选择开关、中频滤波器组、第八选择开关和线性放大器；第七选择开关和第八选择开关用于选择将中频滤波器组中的一个滤波器接入电路。
可选地，信号处理电路包括：模数转换电路、现场可编程门阵列FPGA、数字信号处理芯片DSP和数模转换器；模数转换电路对变频后的模拟通信信号进行采样，并将采样后的数字信号发送给现场可编程门阵列FPGA；现场可编程门阵列FPGA用于信号的截获和解调；数字信号处理芯片DSP用于信号的协议分析和网络包封装，数模转换器用于将解调的话音信号数模转换后输出。
综上所述，本发明的有益效果是：
本发明的模拟通信接收处理装置，包括接收变频单元和信号处理单元；接收变频单元，用于接收指定工作频段内的模拟通信信号，以及将模拟通信信号变频至预设中频频段，并发送给信号处理单元；信号处理单元，用于对接收到的变频后的模拟通信信号进行解调、协议分析和网络包封装，以预设的网络包格式发送至上级计算机，并将其中的解调的话音信号经数模转换后输出。从而，可以实现对指定工作频率模拟通信信号的接收、解调和打包发送，结合上位机可灵活记录存储和复现模拟通信信号，并具备话音信号的输出功能。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种模拟通信接收处理装置组成结构示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种模拟通信接收处理装置的接收变频单元的电路示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种模拟通信接收处理装置的信号处理单元的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明的技术构思是：设置接收变频单元和信号处理单元；接收变频单元，用于接收指定工作频段内的模拟通信信号，以及将模拟通信信号变频至预设中频频段，并发送给信号处理单元；信号处理单元，用于对接收到的变频后的模拟通信信号进行解调、协议分析和网络包封装，以预设的网络包格式发送至上级计算机，并将其中解调的话音信号经数模转换后输出。从而，可以实现对指定工作频率模拟通信信号的接收、解调和打包发送，结合上位机可灵活记录存储和复现模拟通信信号，并具备话音信号的输出功能。
图1-3示意性地示出了本申请模拟通信接收处理装置的一个实施例，其中，图1为本发明一个实施例提供的一种模拟通信接收处理装置组成结构示意图；图2为本发明一个实施例提供的一种模拟通信接收处理装置的接收变频单元的电路示意图；图3为本发明一个实施例提供的一种模拟通信接收处理装置的信号处理单元的电路示意图。
如图1所示，一种模拟通信接收处理装置，包括接收变频单元和信号处理单元。
接收变频单元，用于接收指定工作频段内的模拟通信信号，以及将模拟通信信号变频至预设中频频段，并发送给信号处理单元。接收变频单元主要完成对指定工作频段内信号的上、下变频处理，当然也可进一步包滤波和放大等作用。
信号处理单元，用于对接收到的变频后的模拟通信信号进行解调、协议分析和网络包封装，以预设的网络包格式发送至上级计算机，并将其中的解调的话音信号经数模转换后输出。
本申请模块化设计的模拟通信接收处理装置，可用于对指定工作频段内的模拟通信信号进行接收分析和解调，通过网络远程设定样式、带宽等解调参数，解调类型包括AM(调幅)/FM(调频)/SSB(单边带调制)，配合数模转换输出，最终可以得到解调的话音等重要信息。配合上位机和显控软件等，可以在上位机实现记录、存储和复现模拟通信信号的功能，并灵活设定模拟通信接收处理装置的工作参数，方便用户二次开发。
在本实施例中，接收变频单元，具体用于接收20MHz-2GHz频段内的模拟通信信号(接收端接口例如采用SMA-K型连接器)，并将模拟通信信号变频至包括70MHz的中频频段，中频频段的带宽为0.5KHz-200KHz。接收变频单元的电路根据指令工作在20MHz～2000MHz频段中的指定频率上，将来自天线的目标信号转换成70MHz附近的窄带中频信号输出，供给后级的信号处理单元，以完成对信号的侦测。
参考图2所示，接收变频单元，包括依次连接的分段滤波器电路、混频放大滤波电路和中频带宽选择电路，可根据输入射频信号的幅度和样式，调整信道增益，为后级提供幅度合适的、带宽匹配的中频信号。
其中，分段滤波器电路，包括依次连接的输入端低噪声放大器、分频段滤波器组、输出端低噪声放大器、镜频滤波器和射频衰减器。射频信号(RFIN)从输入端输入后，会经过分频段滤波器组进行预选，分频段主要是为了提高二阶互调性能。具体地，分频段滤波器组包括：并联的多个不同频段滤波器(见图2，频段从20-31MHz到1180-2000MHz)，以及设置在多个不同频段滤波器之前的第三选择开关和设置在多个不同频段滤波器之后的第四选择开关；第三选择开关和第四选择开关用于选择将多个不同频段滤波器中的一个接入电路。
在本实施例中，如图2所示，分段滤波器电路还包括：设置在输入端低噪声放大器之前的第一选择开关和设置在输入端低噪声放大器之后的第二选择开关，第一选择开关和第二选择开关用于将输入端低噪声放大器接入电路或短路，从而构成可切换的输入放大电路和直通电路，输入放大电路和直通电路是为了进一步改善信道的动态范围性能。
在本实施例中，如图2所示，输出端低噪声放大器包括第一输出端低噪声放大器和第二输出端低噪声放大器；分段滤波器电路还包括：设置在第二输出端低噪声放大器之前的第五选择开关和设置在第二输出端低噪声放大器之后的第六选择开关，第五选择开关和第六选择开关用于将第二输出端低噪声放大器接入电路或短路，从而构成可切换的输出放大电路和直通电路，输出端的放大、直通和衰减电路设计，是为了进一步改善信道的灵敏度和抗干扰性能。
在本实施例中，如图2所示，混频放大滤波电路包括依次连接的一混电路、一中放大滤波电路、二混电路和二中放大滤波电路。
一混电路包括混入2820-4800MHz信号的第一混频器。
一中放大滤波电路包括依次连接的第一低通滤波器、第一增益放大器、带通滤波器、校准衰减器和第二增益放大器。
二混电路包括混入2870MHz信号的第二混频器。
二中放大滤波电路包括第二低通滤波器、第三增益放大器和中频衰减器。
在本实施例中，如图2所示，中频带宽选择电路包括依次连接的第七选择开关、中频滤波器组(图中示出了频率70MHz、带宽30KHz和频率70MHz、带宽0.3MHz两个规格的70MHz中频滤波器)、第八选择开关和线性放大器；第七选择开关和第八选择开关用于选择将中频滤波器组中的一个滤波器接入电路。
如图2所示的接收变频单元主要完成对20MHz～2000MHz频段内信号的放大、滤波和上、下变频等处理。射频信号从输入端输入后首先进入包括分段滤波器的预选电路，包括分段滤波器的预选电路进行分段滤波主要是为了提高二阶互调性能，其输入端的放大/直通电路是为了进一步改善信道的动态范围性能，输出端的放大/直通/衰减电路是为了进一步改善信道的性能。射频信号经过预选电路分段滤波和选择放大后，进入变频通道，在变频通道中射频信号与本振信号混频，输出频率为70MHz的中频信号，然后经过放大滤波等，最后线性放大输出。
其中，接收变频单元的中频选择主要考虑减少组合干扰、中频干扰及镜频干扰的原则。根据此原则采取高中频对接收更有利。为避免带内有三阶、五阶组合干扰，只要满足条件：If(中频频率)＞fmax(最高工作频率)/2即可。本申请中选择70MHz最为标准中频，可以更好的适应大功率电台的影响。
图3示出了本申请模拟通信接收处理装置的信号处理单元的电路示意图。如图3所示，在本实施例中，信号处理电路包括：模数转换电路(AD9248，14bit的模数转换器)、现场可编程门阵列FPGA(FPGA XC6SLX150)、数字信号处理芯片DSP(TMS320C6455)和数模转换器(AD1852)。模数转换电路对变频后的模拟通信信号进行采样，并将采样后的数字信号发送给现场可编程门阵列FPGA；现场可编程门阵列FPGA用于信号的截获和解调；数字信号处理芯片DSP用于信号的协议分析和网络包封装，经以太网口RJ45输出给上位机。数模转换器用于将解调的话音信号数模转换后输出，音频输出连接器如SMA-K型。当然，如图3所示的，本领域技术人员可以理解，该信号处理单元还包括电源供电电路和程序存储芯片等常规配套电路，在此不一一赘述。
在本申请的一些实施例中，采用频率合成与数字控制单板技术，为了降低接收通道与数字信道的干扰，腔体与隔条一体加工，采用上下分层方式，上层为射频信号的接收通道和中控处理，下层为中频信号的数字处理和电源变换以及产生本振信号的基准电路，并且，最终制成的产品腔体中，通过上、下腔体合接方式把印刷电路板嵌入中间层并起到高隔离作用。印刷电路板采用多层设计，中间层大面积覆地，严格区分信号、电源和模拟地、数字地；同时，在接收信道与数字信道的连接区，选用采样芯片AD9248构成模数转换电路，具有很高的隔离度，保证单板化设计的实现。最终，可以使得整个模拟通信接收处理装置的外形尺寸小型到150mmX108mmX35mm(不含接插件)。
本实施例的技术指标如下：具备模拟解调功能、静噪功能和IQ数据上传功能；接收频率：20-2000MHz；解调方式：AM、FM、CW(等幅度连续波)；中频带宽：0.5KHz-200KHz分档可调；最小频率步进：1Hz；输入驻波比：≤2.5(典型值2：1)；噪声系数：≤12dB；输入二阶截点：≥40dBm；输入三阶截点：≥5dBm；中频抑制比：≥90dB；镜频抑制比：≥90dB；增益控制：AGC(自动增益控制)/DGC(深度增益补偿调节)；音量控制范围：40dB可调节；抗烧毁能力：连续波30dBmW。
本申请模拟通信接收处理装置的实现步骤如下：
设计专用频段20MHz-2GHz的小型专用射频接收通道，将侦收到信号上变频或下变频至70MHz中频。设计小型通用信号处理板卡，采用FPGA+DSP架构，统一处理中频信号。FPGA负责信号截获与解调，DSP负责协议分析与网络包封装，最终将信息按照一定包格式通过板载以太网络送至上级计算机。FPGA还完成对模拟通信信号的语音解调输出，经数模转换器的数模转换后，输出到耳机以收听语音信号解调结果。上级计算机可以下发指令对装置进行控制和自检，接收到信号的包数据后，解包使用，例如在地图上显示和操作目标信息、点迹或航迹等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种模拟通信接收处理装置，其特征在于，包括接收变频单元和信号处理单元；
所述接收变频单元，用于接收指定工作频段内的模拟通信信号，以及将模拟通信信号变频至预设中频频段，并发送给信号处理单元；
所述信号处理单元，用于对接收到的变频后的模拟通信信号进行解调、协议分析和网络包封装，以预设的网络包格式发送至上级计算机，并将其中解调的话音信号经数模转换后输出。
2.根据权利要求1所述的模拟通信接收处理装置，其特征在于，所述接收变频单元，具体用于接收20MHz-2GHz频段内的模拟通信信号，并将模拟通信信号变频至包括70MHz的中频频段，所述中频频段的带宽为0.5KHz-200KHz。
3.根据权利要求2所述的模拟通信接收处理装置，其特征在于，所述接收变频单元，包括依次连接的分段滤波器电路、混频放大滤波电路和中频带宽选择电路。
4.根据权利要求3所述的模拟通信接收处理装置，其特征在于，所述分段滤波器电路，包括依次连接的输入端低噪声放大器、分频段滤波器组、输出端低噪声放大器、镜频滤波器和射频衰减器。
5.根据权利要求4所述的模拟通信接收处理装置，其特征在于，所述分段滤波器电路还包括：设置在所述输入端低噪声放大器之前的第一选择开关和设置在所述输入端低噪声放大器之后的第二选择开关，所述第一选择开关和所述第二选择开关用于将所述输入端低噪声放大器接入电路或短路。
6.根据权利要求4所述的模拟通信接收处理装置，其特征在于，所述分频段滤波器组包括：并联的多个不同频段滤波器，以及设置在所述多个不同频段滤波器之前的第三选择开关和设置在所述多个不同频段滤波器之后的第四选择开关；所述第三选择开关和第四选择开关用于选择将多个不同频段滤波器中的一个接入电路。
7.根据权利要求4所述的模拟通信接收处理装置，其特征在于，所述输出端低噪声放大器包括第一输出端低噪声放大器和第二输出端低噪声放大器；
所述分段滤波器电路还包括：设置在所述第二输出端低噪声放大器之前的第五选择开关和设置在所述第二输出端低噪声放大器之后的第六选择开关，所述第五选择开关和所述第六选择开关用于将所述第二输出端低噪声放大器接入电路或短路。
8.根据权利要求3所述的模拟通信接收处理装置，其特征在于，所述混频放大滤波电路包括依次连接的一混电路、一中放大滤波电路、二混电路和二中放大滤波电路；
所述一混电路包括混入2820-4800MHz信号的第一混频器；
所述一中放大滤波电路包括依次连接的第一低通滤波器、第一增益放大器、带通滤波器、校准衰减器和第二增益放大器；
所述二混电路包括混入2870MHz信号的第二混频器；
所述二中放大滤波电路包括第二低通滤波器、第三增益放大器和中频衰减器。
9.根据权利要求3所述的模拟通信接收处理装置，其特征在于，所述中频带宽选择电路包括依次连接的第七选择开关、中频滤波器组、第八选择开关和线性放大器；所述第七选择开关和所述第八选择开关用于选择将中频滤波器组中的一个滤波器接入电路。
10.根据权利要求3所述的模拟通信接收处理装置，其特征在于，所述信号处理电路包括：模数转换电路、现场可编程门阵列FPGA、数字信号处理芯片DSP和数模转换器；所述模数转换电路对变频后的模拟通信信号进行采样，并将采样后的数字信号发送给所述现场可编程门阵列FPGA；所述现场可编程门阵列FPGA用于信号的截获和解调；所述数字信号处理芯片DSP用于信号的协议分析和网络包封装，所述数模转换器用于将解调的话音信号数模转换后输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190416 |