CN110995294A - 一种救生电台信标信号仿真发射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种救生电台信标信号仿真发射装置，包括电台信号仿真模块、变频模块、功放模块、控制模块、供电模块和天线。本发明能够在不掌握救生电台的信标信号技术体制和波形特征的情况下，通过“数字克隆”技术，通过样本获取、数字处理与逆处理、信号复原的途径，就能产生与救生电台完全一致的信标仿真信号，为海上搜救训练所需的搜救训练器材研发提供了新手段，从而满足营救部队海上搜救训练器材保障需要。

Description

一种救生电台信标信号仿真发射装置
技术领域
本发明涉及信号仿真技术领域，尤其是涉及一种救生电台信标信号仿真发射装置。
背景技术
在执行飞行任务的过程中，飞行员遭遇意外而跳伞的情况难免发生。飞行员是国家的宝贵财富，快速、高效地成功营救是海军航空兵营救部队的首要职责。在平时的海上搜救训练中，需要空投救生电台到海上训练区域，通过对救生电台发出的信标信号进行定向和测距，实施开展营救训练。但是，由于救生电台装备价值高，配备数量少，导致经费投入大，训练效益低。
在这种情况下，如何采取有效的技术途径，研制开发一种与实际救生电台技术体制相同、波形特征一致的救生电台信标信号仿真发射装置，为搜救人员提供价格便宜、数量充足的训练保障器材，成为海上搜救训练保障工作需要解决的当务之急。
目前，为了满足海上搜救训练的器材保障需要，在研制开发信标信号发射装置时，都采用与救生电台相同的技术实现路线，以解决相同技术体制和波形特征的信标信号产生问题。但是，按照常规的技术实现路线研制开发信标信号发射装置，其技术解决方案存在技术难度大、研制周期长、投入人员多等诸多缺点。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种救生电台信标信号仿真发射装置，能够产生与救生电台完全一致的信标仿真信号。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种救生电台信标信号仿真发射装置，包括电台信号仿真模块、变频模块、功放模块、控制模块、供电模块和天线；
所述控制模块用于对所述电台信号仿真模块和所述变频模块进行参数设置和运行控制；
所述电台信号仿真模块包括存储单元、数模转换单元和频率变换单元；所述存储单元用于存储救生电台的数字信标样本；所述电台信号仿真模块用于根据所述数字信标样本产生中频仿真信号；
所述变频模块用于将所述电台信号仿真模块发送的所述中频仿真信号变换为射频信号；
所述功放模块和所述天线用于将所述射频信号进行发射；
所述供电模块用于对所述电台信号仿真模块、所述变频模块、所述功放模块和所述控制模块进行供电。
作为优选方案，所述控制模块为具有I/O接口、串口和SPI接口的FPGA控制器。
作为优选方案，所述控制模块为通过所述I/O接口接收外置设备输入的发射指令，并根据所述发射指令按照预设的控制协议，通过所述串口设置所述电台信号仿真模块的数字信号处理参数和运行控制参数。
作为优选方案，所述控制模块为通过所述I/O接口接收外置设备输入的仿真信标信号射频频率，并根据所述仿真信标信号射频频率按照预设的数据传输格式，通过所述SPI接口设置所述变频模块的本振参数，以使所述变频模块将所述中频仿真信号变换为射频信号。
作为优选方案，所述射频信号的频率为121.5MHz或243MHz。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种救生电台信标信号仿真发射装置，包括电台信号仿真模块、变频模块、功放模块、控制模块、供电模块和天线。本发明能够在不掌握救生电台的信标信号技术体制和波形特征的情况下，通过“数字克隆”技术，通过样本获取、数字处理与逆处理、信号复原的途径，就能产生与救生电台完全一致的信标仿真信号，为海上搜救训练所需的搜救训练器材研发提供了新手段，从而满足营救部队海上搜救训练器材保障需要。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的救生电台信标信号仿真发射装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明实施例提供了一种救生电台信标信号仿真发射装置，包括电台信号仿真模块、变频模块、功放模块、控制模块、供电模块和天线；
所述控制模块用于对所述电台信号仿真模块和所述变频模块进行参数设置和运行控制；
所述电台信号仿真模块包括存储单元、数模转换单元和频率变换单元；所述存储单元用于存储救生电台的数字信标样本；所述电台信号仿真模块用于根据所述数字信标样本产生中频仿真信号；
所述变频模块用于将所述电台信号仿真模块发送的所述中频仿真信号变换为射频信号；
所述功放模块和所述天线用于将所述射频信号进行发射；
所述供电模块用于对所述电台信号仿真模块、所述变频模块、所述功放模块和所述控制模块进行供电。
作为优选方案，所述控制模块为具有I/O接口、串口和SPI接口的FPGA控制器。
作为优选方案，所述控制模块为通过所述I/O接口接收外置设备输入的发射指令，并根据所述发射指令按照预设的控制协议，通过所述串口设置所述电台信号仿真模块的数字信号处理参数和运行控制参数。
作为优选方案，所述控制模块为通过所述I/O接口接收外置设备输入的仿真信标信号射频频率，并根据所述仿真信标信号射频频率按照预设的数据传输格式，通过所述SPI接口设置所述变频模块的本振参数，以使所述变频模块将所述中频仿真信号变换为射频信号。
作为优选方案，所述射频信号的频率为121.5MHz或243MHz。
需要说明的是，本发明通过采用“数字克隆”技术，在本发明装置的核心模块(电台信号仿真模块)中，利用高性能A/D芯片，FPGA芯片，大容量闪存芯片，DDS芯片，射频功放芯片，研制一种先进、高效、实用的救生电台信标信号仿真发射装置，符合救生电台信标技术体制和信号波形特征，不失真地对救生电台信标信号进行“获取—处理—存储—逆处理—发射”，满足营救部队海上搜救训练器材保障需要。作为举例，具体流程如下：
1、将救生电台发射的射频信标信号变换为中频信标信号；
2、将中频信标信号变换为数字信标信号；
3、将数字信标信号进行数字下变频处理，获取数字信标样本，存储在非易失大规模存储电路中。
4、将存储的数字信标样本按照“逆流程”(1-3相反流程)进行循环处理，实现救生电台信标信号仿真发射。
请继续参见图1，本发明的救生电台信标信号仿真发射装置由电台信号仿真模块、变频模块、功放模块、天线，控制模块、电源/电池模块(供电模块)等6个部分组成。
控制模块是一个具有I/O接口(可连接外置设备如键盘、LED显示等)、串口、SPI接口的FPGA控制器，对电台信号仿真模块、变频模块进行参数设置和运行控制。
控制模块通过I/O接口接收外置设备输入的发射命令，按照特定的控制协议，通过串口设置电台信号仿真模块的各种数字信号处理参数、存储器读写参数。
控制模块通过I/O接口接收外置设备输入的仿真信标信号射频频率，按照特定的数据传输格式，通过SPI口设置变频模块的本振参数，实现中频信号和射频信号之间的频率变换。
电台信号仿真模块主要由模/数变换电路、数字下变频电路、非易失大规模存储电路、数字正交调制电路等部分组成，在控制模块的控制下，电台信号仿真模块对数字信标样本进行数据读取、数字上变频、循环处理等，产生70MHz的中频仿真信号(也可以为其他频率的中频仿真信号，根据具体情况进行设定)；
在控制模块的控制下，变频模块将70MHz中频信号变频为121.5MHz或243MHz的射频信号。然后通过功放模块和天线发射射频信号。电源/电池模块负责电源管理，为整机供电。
在本发明实施例中，本发明的工作原理及技术实现如下：通过模/数变换、数字下变频，将救生电台发射的原始的模拟信标信号变为数字信标样本，存储在非易失性大容量存储芯片中；从非易失性大容量存储芯片中读出数字信号，通过数字正交调制、数/模变换，频率搬移、电平调整等过程，恢复原始的模拟信标信号。本发明通过采用“数字克隆”技术，不需要掌握信标技术体制和信号波形特征，仿真产生与救生电台完全一致的信标信号。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、创新性地实现了一种海上搜救训练信标信号产生途径，在不掌握救生电台的信标信号技术体制和波形特征的情况下，无论模拟信号和数字信号，无论信号大小和占用带宽，无论何种编码类型和调制方式，采用“数字克隆”技术，通过样本获取、数字处理与逆处理、信号复原的途径，就能就能产生完全一致的信标仿真信号，为海上搜救训练提供了新手段。
2、通过仿真方式进行信号模拟的信标信号发射装置，可在仿真对象的技术体制未知的情况下，采用“获取—处理—存储—逆处理—发射”的正逆流程对称的实现原理，不失真地复原信号波形。
3、采用“数字克隆”技术实现的信标信号发射装置，完全保留了原信号的各种波形特征(不改变信号制式、编码类型、调制方式、信号大小、占用带宽)，保证了信号的完整性和准确性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种救生电台信标信号仿真发射装置，其特征在于，包括电台信号仿真模块、变频模块、功放模块、控制模块、供电模块和天线；
所述控制模块用于对所述电台信号仿真模块和所述变频模块进行参数设置和运行控制；
所述电台信号仿真模块包括存储单元、数模转换单元和频率变换单元；所述存储单元用于存储救生电台的数字信标样本；所述电台信号仿真模块用于根据所述数字信标样本产生中频仿真信号；
所述变频模块用于将所述电台信号仿真模块发送的所述中频仿真信号变换为射频信号；
所述功放模块和所述天线用于将所述射频信号进行发射；
所述供电模块用于对所述电台信号仿真模块、所述变频模块、所述功放模块和所述控制模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的救生电台信标信号仿真发射装置，其特征在于，所述控制模块为具有I/O接口、串口和SPI接口的FPGA控制器。
3.根据权利要求2所述的救生电台信标信号仿真发射装置，其特征在于，所述控制模块为通过所述I/O接口接收外置设备输入的发射指令，并根据所述发射指令按照预设的控制协议，通过所述串口设置所述电台信号仿真模块的数字信号处理参数和运行控制参数。
4.根据权利要求2所述的救生电台信标信号仿真发射装置，其特征在于，所述控制模块为通过所述I/O接口接收外置设备输入的仿真信标信号射频频率，并根据所述仿真信标信号射频频率按照预设的数据传输格式，通过所述SPI接口设置所述变频模块的本振参数，以使所述变频模块将所述中频仿真信号变换为射频信号。
5.根据权利要求1至4任一项所述的救生电台信标信号仿真发射装置，其特征在于，所述射频信号的频率为121.5MHz或243MHz。
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