CN109687882B - 一种船舶用vdes射频前端检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶用VDES射频前端检测系统，功分器模块实现将射频信号分为路独立射频通路输出至与其各自信道相适应的信道板模块上的晶体滤波器上，形成独立频带内的射频信号，经过功率检测模块对该射频信号进行检测与识别，功率检测模块检测信号带内功率最大值，并根据功率最大值输出控制信号控制第一射频开关进行射频通路选择，分别选择射频直通通路或放大通路并输出信号至第二滤波器后进入AD数模转换模块进行模数转换。通过设计5个独立的射频通路，保证射频信号的同时接收处理，独立的晶体滤波器针对每个独立频点滤波，信号选择性好。

Description

一种船舶用VDES射频前端检测系统

技术领域

本发明涉及一种船舶用VDES射频前端检测系统，特别涉及一种适用于较大动态范围内的VDES射频前端信号检测系统，属于船舶通信领域。

背景技术

2015年10月国际电信联盟ITU-R M.2092-0建议书提出VHF水上移动频段内的甚高频数据交换系统VDES的技术特性，对VDES系统中VDE体制的通信技术特性做出了相应的规定，许多国家的研究机构加入到该技术的研究和试验中，针对该通信系统提出了自己的设计方案，包含信号处理及数据处理部分，同时，针对标准建议案提出了建议，但是未对实现方式做出相应规定，尤其是对射频部分的定义和处理还未明确。

目前，国内外针对船舶VDES系统射频部分的技术实现方案处于试验阶段，所提出设计方案包含射频直接采样方式、多通道处理方式、软件无线电方式。目前常规射频部分的实现方案主要为：采用前端一次变频加滤波器的方案、直接射频采样的方案。但上述方案实现复杂度高，系统配置庞大，不易实现。同时，由于目前VDES系统的技术指标要求中对信号动态范围、接收灵敏度、信道隔离度等方面提出了苛刻的要求，如动态范围达到100dB、接收灵敏度、达到 -120dBm以上，采用上述方案对器件的性能要求以及对数字基带后端的数字化处理能力也带来极大挑战，微小的处理误差将带来信号解调的失败。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：为克服现有技术的不足，提出了一种船舶用VDES射频前端检测系统，对VDES系统射频信号进行检测和处理，通过通道滤波及信道选择，提供大动态条件下VDES各个物理信道的VHF信号接收，为基带解调提供输入。

本发明的技术解决方案：

一种船舶用VDES射频前端检测系统，包括功分器模块以及位于信道板模块上的晶体滤波器、功率检测模块、第一射频开关、第二射频开关、第一放大器、第一滤波器、第一数控衰减器、第二放大器、第二数控衰减器、第三放大器、第二滤波器和AD数模转换模块，

功分器模块实现将射频信号分为路独立射频通路输出至与其各自信道相适应的信道板模块上的晶体滤波器上，形成独立频带内的射频信号，经过功率检测模块对该射频信号进行检测与识别，功率检测模块检测信号带内功率最大值，并根据功率最大值输出控制信号控制第一射频开关进行射频通路选择，分别选择射频直通通路或放大通路并输出信号至第二滤波器后进入 AD数模转换模块进行模数转换。

晶体滤波器具有至少60dBc带外抑制性能，滤除100KHz的带外信号。

信道板模块包括VDE A/B模块、AIS1模块、AIS2模块、ASM1模块、ASM2 模块，每个信道板模块的业务频点及带宽不同，VDE A/B模块为100KHz带宽，AIS1模块及AIS2模块为25KHz带宽，ASM1模块及ASM2模块为16KHz 带宽。

功率检测模块检测信号带内功率最大值，如果信号低于-51dBm，则控制第一射频开关切换到放大通路。

经过第一放大器进行信号放大，并逐次经过第一滤波器、第二放大器、第二数控衰减器、第三放大器，经过第二射频开关后传送至第二滤波器进行处理后，进入AD数模转换模块进行模数转换并输出。

功率检测模块检测信号带内功率最大值，如果信号高于-36dBm，则控制第一射频开关切换到直通通路。

经过第一放大器进行信号放大，并经过第一数控衰减器、第二射频开关后传送至第二滤波器进行处理后，进入AD数模转换模块进行模数转换并输出。

第一放大器、第二放大器、第三放大器为低噪声放大器，噪声系数NF 不大于1dB。

信号经第一放大器、第二放大器、第三放大器逐级进放大，第三放大器输出的信号强度不大于10dBm。

第一数控衰减器根据功率检测模块的功率检测目标值进行数控衰减。

本发明与现有技术相比的优点：

(1)本发明通过设计5个独立的射频通路，保证射频信号的同时接收处理，独立的晶体滤波器针对每个独立频点滤波，信号选择性好；

(2)本发明两个相互独立的衰减回路，分别应对不同射频信号功率下信号接收问题，能够满足大动态范围内VHF信号的接收；

(3)本发明电路结构组成简单统一，各个功能模块独立实现，系统功能实现上可靠性高。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

一种船舶用VDES射频前端检测系统，如图1所示，包括功分器模块1 以及位于信道板模块上的晶体滤波器2、功率检测模块3、第一射频开关4、第二射频开关13、第一放大器5、第一滤波器6、第一数控衰减器7、第二放大器8、第二数控衰减器9、第三放大器10、第二滤波器11和AD数模转换模块12，

信道板模块包括VDE A/B模块、AIS1模块、AIS2模块、ASM1模块、ASM2 模块，每个信道板模块的业务频点及带宽不同，VDE A/B模块为100KHz带宽，AIS1模块及AIS2模块为25KHz带宽，ASM1模块及ASM2模块为16KHz 带宽。

功分器模块1实现将射频信号分为5路独立射频通路输出至与其各自信道相适应的信道板模块上的晶体滤波器2上，晶体滤波器2具有至少60dBc 带外抑制性能，滤除100KHz的带外信号，形成独立频带内的射频信号，经过功率检测模块3对该射频信号进行检测与识别，功率检测模块3包括耦合器、检波器和ADC，对晶体滤波器2输出的射频信号进行检测，检测信号带内功率最大值，并根据功率最大值输出控制信号控制第一射频开关4进行射频通路选择，分别选择射频直通通路或放大通路并输出信号至第二滤波器 11后进入AD数模转换模块12进行模数转换。

具体的，经过功分器模块1的射频信号功率分配后，送晶体滤波器2进行滤波处理，其中功分器模块2采用2级分配，实现1路输入5路输出，晶体滤波器2采用不同频点的定制滤波器，实现60dBc带外抑制性能；每个信道模块的晶体滤波器输出端连接至第一射频开关4，第一射频开关4输出端 1及输出端2分别连接至第一放大器5及第一数控衰减器7输入端，第一射频开关4实现不同射频通路的通路切换，第一放大器5输出端连接至第一滤波器6输入端，微弱射频信号经过初级放大后滤除带外噪声，第一滤波器6 输出端连接第二放大器8输入端，经过放大器后再进行一次放大处理，第二放大器8输出端连接第二数控衰减器9输入端，第二数控衰减器9输出端连接第三放大器10输入端，第三放大器10输出端连接第二射频开关13输入端；

第一数控衰减器7输出端连接第二射频开关13输入端；第二射频开关 13输出端连接第二滤波器11输入端，第二滤波器11输出端连接运算放大器；晶体滤波器1输出连接功率检测模块3输入端，功率检测模块3输出端连接至第一射频开关4，功率检测模块3输入端通过控制信号控制第一射频开关4的方向。

功率检测模块3通过检测射频信号的功率，设置具有滞回特性的参数，只有当信号功率降低至一定功率时，输出射频通路选择控制信号控制射频开关实现通路切换，保证通路选择的动态稳定性。

第一射频开关4及第二射频开关13的切换受同样控制指令控制，实现2路不同射频通路的切换。加入两级射频开关，实现信号的良好隔离。

功率检测模块3检测信号带内功率最大值，如果信号低于-51dBm，则控制第一射频开关4切换到放大通路。经过第一放大器5进行信号放大，并逐次经过第一滤波器6、第二放大器8、第二数控衰减器9、第三放大器10，经过第二射频开关13后传送至第二滤波器11进行处理后，进入AD数模转换模块12进行模数转换并输出。

功率检测模块3检测信号带内功率最大值，如果信号高于-36dBm，则控制第一射频开关4切换到直通通路，经过第一放大器5进行信号放大，并经过第一数控衰减器7、第二射频开关13后传送至第二滤波器11进行处理后，进入AD数模转换模块12进行模数转换并输出，第一数控衰减器7根据功率检测模块3的功率检测目标值进行数控衰减。第一放大器5、第二放大器8、第三放大器10为低噪声放大器，噪声系数NF不大于1dB。

信号经第一放大器5、第二放大器8、第三放大器10逐级进放大，第三放大器10输出的信号强度不大于10dBm。

通过上述设计5个独立的射频通路，保证射频信号的同时接收处理，设计了独立的晶体滤波器针对每个独立频点滤波，信号选择性好；两个相互独立的衰减回路，分别应对不同射频信号功率下信号接收问题，能够满足大动态范围内VHF信号的接收。

通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。

Claims (3)

1.一种船舶用VDES射频前端检测系统，其特征在于，包括功分器模块(1)以及位于信道板模块上的晶体滤波器(2)、功率检测模块(3)、第一射频开关(4)、第二射频开关(13)、第一放大器(5)、第一滤波器(6)、第一数控衰减器(7)、第二放大器(8)、第二数控衰减器(9)、第三放大器(10)、第二滤波器(11)和AD模数转换模块(12)，

功率检测模块通过检测射频信号的功率，设置具有滞回特性的参数，只有当信号功率降低至一定功率时，输出射频通路选择控制信号控制射频开关实现通路切换，保证通路选择的动态稳定性；第一射频开关及第二射频开关的切换受同样控制指令控制，实现两路不同射频通路的切换，加入两级射频开关，实现信号的良好隔离；

信道板模块包括VDE A/B模块、AIS1模块、AIS2模块、ASM1模块、ASM2模块，每个信道板模块的业务频点及带宽不同，VDE A/B模块为100KHz带宽，AIS1模块及AIS2模块为25KHz带宽，ASM1模块及ASM2模块为16KHz带宽；

功分器模块实现将射频信号分为5路独立射频通路输出至与其各自信道相适应的信道板模块上的晶体滤波器上，晶体滤波器具有至少60dBc带外抑制性能，滤除100KHz的带外信号，形成独立频带内的射频信号，经过功率检测模块对该射频信号进行检测与识别，功率检测模块包括耦合器、检波器和ADC，对晶体滤波器输出的射频信号进行检测，检测信号带内功率最大值，并根据功率最大值输出控制信号控制第一射频开关进行射频通路选择，分别选择射频直通通路或放大通路并输出信号至第二滤波器后进入AD模数转换 模块进行模数转换；

经过功分器模块的射频信号功率分配后，送晶体滤波器进行滤波处理，其中功分器模块采用2级分配，实现1路输入5路输出，晶体滤波器采用不同频点的定制滤波器，实现60dBc带外抑制性能；每个信道板模块的晶体滤波器输出端连接至第一射频开关，第一射频开关输出端1及输出端2分别连接至第一放大器及第一数控衰减器输入端，第一射频开关实现不同射频通路的通路切换，第一放大器输出端连接至第一滤波器输入端，微弱射频信号经过初级放大后滤除带外噪声，第一滤波器输出端连接第二放大器输入端，经过放大器后再进行一次放大处理，第二放大器输出端连接第二数控衰减器输入端，第二数控衰减器输出端连接第三放大器输入端，第三放大器输出端连接第二射频开关输入端；

第一数控衰减器输出端连接第二射频开关输入端；第二射频开关输出端连接第二滤波器输入端，第二滤波器输出端连接AD模数转换模块；晶体滤波器输出连接功率检测模块输入端，功率检测模块输出端连接至第一射频开关，功率检测模块通过控制信号控制第一射频开关的方向；

功率检测模块检测信号带内功率最大值，如果信号功率低于-51dBm，则控制第一射频开关切换到放大通路；经过第一放大器进行信号放大，并逐次经过第一滤波器、第二放大器、第二数控衰减器、第三放大器，经过第二射频开关后传送至第二滤波器进行处理后，进入AD模数转换 模块进行模数转换输出；

功率检测模块检测信号带内功率最大值，如果信号功率高于-36dBm，则控制第一射频开关切换到直通通路，经过第一数控衰减器、第二射频开关后传送至第二滤波器进行处理后，进入AD模数转换 模块进行模数转换并输出，第一数控衰减器根据功率检测模块的功率检测目标值进行数控衰减；

通过5个独立的射频通路，保证射频信号的同时接收处理，独立的晶体滤波器针对每个独立频点滤波；两个相互独立的衰减回路，分别应对不同射频信号功率下信号接收，能够满足大动态范围内VHF信号的接收。

2.如权利要求1所述的一种船舶用VDES射频前端检测系统，其特征在于，第一放大器(5)、第二放大器(8)、第三放大器(10)为低噪声放大器，噪声系数NF不大于1dB。

3.如权利要求1所述的一种船舶用VDES射频前端检测系统，其特征在于，信号经第一放大器(5)、第二放大器(8)、第三放大器(10)逐级进放大，第三放大器(10)输出的信号强度不大于10dBm。

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