CN111010209B - 实现实时跳频通信干扰压制的电路结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，包括信号接收与预处理模块，用于将宽带射频信号变换成固定频率的模拟中频信号；实时跳频载波检测模块，与所述的信号接收与预处理模块相连接；实时干扰发生模块，与所述的实时跳频载波检测模块相连接；信号发生及上变频模块，与所述的实时干扰发生模块相连接；功放模块，与所述的信号发生及上变频模块和实时跳频载波检测模块相连接。采用了本发明的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，所需的压制信号输出功率大大降低，仅需要1W左右的功率即可实现原来的压制效果。由于是针对性的实时压制，是对现有通信载频的压制，而不对未通信频段研制，对其它通信没有影响，大大提高了系统的适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及跳频通信领域，具体是指一种实现实时跳频通信干扰压制的电路结构。
背景技术
跳频通信因其较强抗干扰和保密性得到广泛应用，对应的跳频通信对抗和压制技术有着广泛的需求，如无人机管控(无人机大多采用了跳频通信)、电台通信对抗等。较为简易和直观的做法是对整个跳频通信带宽进行全频段压制，这种方式的缺点亦很明显。第一，全频段功率压制，需要很高的发射总功率，这种方式对系统的复杂度和成本都大大提升。其次，全频段压制的方式亦会阻塞己方的通信链路，时效性也极差。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足时效性好、误差小、适用范围较为广泛的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构。
为了实现上述目的，本发明的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构如下：
该实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括：
信号接收与预处理模块，用于将宽带射频信号变换成固定频率的模拟中频信号；
实时跳频载波检测模块，与所述的信号接收与预处理模块相连接，用于在短时间内快速检测跳频载波信号，并实时产生干扰载波信号和干扰控制时序；
实时干扰发生模块，与所述的实时跳频载波检测模块相连接，用于根据输入的载波频率，产生各种类型的干扰压制信号；
信号发生及上变频模块，与所述的实时干扰发生模块相连接，用于将干扰压制的中频信号变换至一定的频率并输出；
功放模块，与所述的信号发生及上变频模块和实时跳频载波检测模块相连接，用于将射频信号放大，并通过天线输出。
较佳地，所述的实时跳频载波检测模块包括模数转换器、至少二路信号处理单元和加法器，所述的信号处理单元的输入端均与模数转换器的输出端相连接，信号处理单元的输出端均与加法器的输入端相连接，所述的至少二路信号处理单元和加法器用于进行下变频、滤波、抽取、快速傅里叶变换处理。
较佳地，所述的至少二路信号处理单元包括变频处理子单元、快速傅里叶变换子单元、比较电路子单元和快速傅里叶反变换子单元，所述的变频处理子单元、快速傅里叶变换子单元、比较电路子单元和快速傅里叶反变换子单元依次相连接，所述的变频处理子单元用于对信号进行下变频、滤波和抽取，所述的比较电路子单元用于判断载频上的载波，并完成信号时序控制。
较佳地，所述的信号接收与预处理模块包括依次相连接的衰减器、预选滤波器、第一混频器、第一带通滤波器、第二混频器和第二带通滤波器，所述的衰减器接收射频输入信号，所述的第二带通滤波器输出处理后的信号，所述的第一混频器对信号进行上变频，所述的第一带通滤波器对信号滤除高次杂散和多次响应，所述的第二混频器对信号降低中频频率。
较佳地，所述的实时干扰发生模块包括：
数字噪声发生器，用于产生各种噪声信号；
映射过程单元，与所述的数字噪声发生器相连接，用于根据干扰压制类型对噪声信号进行变换；
噪声信号处理单元，与所述的映射过程单元和实时跳频载波检测模块相连接，用于将映射过程单元输出的噪声信号和实时跳频载波检测模块输出的数字中频信号进行相乘及求和，产生干扰压制信号；
滤波器，与所述的噪声信号处理单元相连接，用于对信号滤波；
数模转换器，与所述的滤波器相连接，用于变换成模拟中频信号并输出。
较佳地，所述的信号发生及上变频模块包括依次相连接的第三带通滤波器、第三混频器、第四带通滤波器、第四混频器、第二预选滤波器和第二衰减器，所述的第三带通滤波器接收输入信号，所述的第二衰减器输出处理后的信号。
较佳地，所述的第一混频器和第四混频器共用了电路结构的第一本振信号，所述的第二混频器和第三混频器共用了电路结构的第二本振信号。
较佳地，所述的电路结构还包括主控模块，与所述的信号接收与预处理模块、实时跳频载波检测模块、实时干扰发生模块、信号发生及上变频模块和功放模块均相连接，用于控制电路结构的各模块。
较佳地，所述的电路结构还包括电源模块，与所述的信号接收与预处理模块、实时跳频载波检测模块、实时干扰发生模块、信号发生及上变频模块和功放模块均相连接，用于为电路结构的各模块提供各路直流电压。
采用了本发明的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，与阻塞式压制相比，由于是窄带压制，所需的压制信号输出功率大大降低。压制功率可降低1～2个数量级。譬如原先需要100W的压制功率，通过这种方法，仅需要1W左右的功率即可实现原来的压制效果。由于是针对性的实时压制，是对现有通信载频的压制，而不对未通信频段研制，对其它通信没有影响，大大提高了系统的适用范围。本发明的电路结构更好的压制效果，有效提升压制时间和作用距离。
附图说明
图1为本发明的跳频通信检测与压制系统时序图。
图2为本发明的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构的电路结构图。
图3为本发明的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构的信号接收与预处理模块示意图。
图4为本发明的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构的实时跳频载波检测模块示意图。
图5为本发明的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构的实时干扰发生模块示意图。
图6为本发明的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构的信号发生及上变频模块示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
如图2所示，本发明的该实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其中包括：
信号接收与预处理模块，用于将宽带射频信号变换成固定频率的模拟中频信号；
实时跳频载波检测模块，与所述的信号接收与预处理模块相连接，用于在短时间内快速检测跳频载波信号，并实时产生干扰载波信号和干扰控制时序；
实时干扰发生模块，与所述的实时跳频载波检测模块相连接，用于根据输入的载波频率，产生各种类型的干扰压制信号；
信号发生及上变频模块，与所述的实时干扰发生模块相连接，用于将干扰压制的中频信号变换至一定的频率并输出；
功放模块，与所述的信号发生及上变频模块和实时跳频载波检测模块相连接，用于将射频信号放大，并通过天线输出。
本发明包括信号接收与预处理模块、实时跳频载波检测模块、实时干扰发生模块、信号发生及上变频模块、功放模块、主控模块和电源模块7部分组成。信号接收与预处理模块的功能是对接收到的信号进行下变频等处理，变换成固定频率的模拟中频信号并送往实时跳频载波检测模块。实时跳频载波检测模块是本发明的核心部分，它完成跳频载波信号的快速检测，包括频率、驻留时间等，要在极短的时间内完成，并产生实时干扰载波信号和干扰控制时序，送往实时干扰发生模块。实时干扰发生模块根据输入的载波频率，产生各种类型的干扰压制信号，比如各种调制格式的数字通信IQ信号、线性调频信号、调幅和调频信号等，在一定带宽内产生各种类型的压制中频信号，并送往信号发生及上变频模块。信号发生及上变频模块是信号接收与预处理模块的反向过程，将中频信号上变频到射频频率上输出，与信号接收与预处理模块共用本振信号。功放模块将射频信号放大，并通过天线输出。主控各模块完成对各个模块的控制，由x86或单片机组成。电源模块为各模块提供各路直流电压。
下面是各模块的原理实现说明和组成。
如图4所示，作为本发明的优选实施方式，所述的实时跳频载波检测模块包括模数转换器、至少二路信号处理单元和加法器，所述的信号处理单元的输入端均与模数转换器的输出端相连接，信号处理单元的输出端均与加法器的输入端相连接，所述的至少二路信号处理单元和加法器用于进行下变频、滤波、抽取、快速傅里叶变换处理。
作为本发明的优选实施方式，所述的至少二路信号处理单元包括变频处理子单元、快速傅里叶变换子单元、比较电路子单元和快速傅里叶反变换子单元，所述的变频处理子单元、快速傅里叶变换子单元、比较电路子单元和快速傅里叶反变换子单元依次相连接，所述的变频处理子单元用于对信号进行下变频、滤波和抽取，所述的比较电路子单元用于判断载频上的载波，并完成信号时序控制。
实时跳频载波检测模块的中频模拟信号经ADC后变换成数字信号，其后被分成多路进行处理。多路同步处理的目的是缩短跳频载波检测时间，提升系统的实时性能。分配的原则是跳频速率的高低和系统单路的处理速度。每个通路的处理基本一致，主要是其下变频的NCO频率不一样。NCO的频率设置与分解的路数N和系统分析带宽有关系。经下变频、滤波和抽取之后，对其进行FFT处理，频域的信号经比较电路判断信号的幅度，以判断该载频上是否有载波，如有并测量和跟踪器驻留时间，以完成后续的信号时序控制。该实时跳频载波检测模块可实时跟踪N个载波频率并发处理。经比较后的频域信号再经过快速傅里叶反变换，变换成时域信号，经多路求和后合成多路数字中频信号，该信号作为后续的调制载波信号。
如图3所示，作为本发明的优选实施方式，所述的信号接收与预处理模块包括依次相连接的衰减器、预选滤波器、第一混频器、第一带通滤波器、第二混频器和第二带通滤波器，所述的衰减器接收射频输入信号，所述的第二带通滤波器输出处理后的信号，所述的第一混频器对信号进行上变频，所述的第一带通滤波器对信号滤除高次杂散和多次响应，所述的第二混频器对信号降低中频频率。
信号接收与预处理模块将宽带射频信号变换成固定频率的中频信号。其工作原理是：射频输入信号RF IN经衰减器调整为适当幅度的信号，经预选滤波器Pre Filter滤除工作频段信号之外的信号后，进入第一混频器Mixer1，第一混频器采用上变频，本振信号由本振1LO1提供，一混后的信号经带通滤波器滤除高次杂散和多次响应，保留原始信号进入第二混频器，由于第一混频器的频率较高，后端的信号处理不放便或者难度很大，所以进一步降低中频频率。第二混频器的输出中频频率较低，可直接进行ADC处理，方便后续的信号处理。
如图5所示，作为本发明的优选实施方式，所述的实时干扰发生模块包括：
数字噪声发生器，用于产生各种噪声信号；
映射过程单元，与所述的数字噪声发生器相连接，用于根据干扰压制类型对噪声信号进行变换；
噪声信号处理单元，与所述的映射过程单元和实时跳频载波检测模块相连接，用于将映射过程单元输出的噪声信号和实时跳频载波检测模块输出的数字中频信号进行相乘及求和，产生干扰压制信号；
滤波器，与所述的噪声信号处理单元相连接，用于对信号滤波；
数模转换器，与所述的滤波器相连接，用于变换成模拟中频信号并输出。
实时干扰发生模块的数字噪声发生器DNG产生各种噪声信号，如高斯白噪声、伪随机序列信号等。映射过程Map可根据最终的干扰压制类型对噪声信号进行变换，如数字调制的QPSK、QAM，模拟调制的线性调频、调幅等。分别与来自检测模块的数字中频信号进行相乘后求和，产生干扰压制信号。经数字成型滤波后送往DAC输出，变换成模拟中频信号输出。
如图6所示，作为本发明的优选实施方式，所述的信号发生及上变频模块包括依次相连接的第三带通滤波器、第三混频器、第四带通滤波器、第四混频器、第二预选滤波器和第二衰减器，所述的第三带通滤波器接收输入信号，所述的第二衰减器输出处理后的信号。
信号发生及上变频模块是将干扰压制的模拟中频信号，变换到一定的频率上输出，其信号流程与信号接收与预处理模块相同，而且，共用了通道的第一本振LO1和第二本振LO2。从图中看出，上下两个通道是完全对称但信号流程方向相反。
作为本发明的优选实施方式，所述的第一混频器和第四混频器共用了电路结构的第一本振信号，所述的第二混频器和第三混频器共用了电路结构的第二本振信号。
作为本发明的优选实施方式，所述的电路结构还包括主控模块，与所述的信号接收与预处理模块、实时跳频载波检测模块、实时干扰发生模块、信号发生及上变频模块和功放模块均相连接，用于控制电路结构的各模块。
作为本发明的优选实施方式，所述的电路结构还包括电源模块，与所述的信号接收与预处理模块、实时跳频载波检测模块、实时干扰发生模块、信号发生及上变频模块和功放模块均相连接，用于为电路结构的各模块提供各路直流电压。
本发明的具体实施方式中，本发明针对跳频通信的特点，提出了一种实时检测跳频通信载频，并实时产生压制信号的方法。
本发明的工作原理如下：如图1所示，在跳频通信系统中，系统载波频率会随着时间发生变化，在两个载频切换时序中，会有一段间隔时间。某个载频上工作时间T1内，会分成建立时间(t1)、通信时间(t2)和释放时间(t3)几个阶段，建立时间(t1)包括控制、硬件稳定时间，业务连接过程等，通信时间(t2)是有效的数据通信时间，释放时间(t3)是链路释放并准备下一个载频的时间。本发明的原理是通过快速跟踪和检测载波信号，在建立时间(t1)过程中进行信号检测与测量，测量载波的频率和总的驻留时间T1，在t2通信时间段内进行有效的频点压制，从而打断整个通信链路。压制信号可以是各种数字调制信号、模拟调制信号等。压制的时间可以进行调整。
采用了本发明的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，与阻塞式压制相比，由于是窄带压制，所需的压制信号输出功率大大降低。压制功率可降低1～2个数量级。譬如原先需要100W的压制功率，通过这种方法，仅需要1W左右的功率即可实现原来的压制效果。由于是针对性的实时压制，是对现有通信载频的压制，而不对未通信频段研制，对其它通信没有影响，大大提高了系统的适用范围。本发明的电路结构更好的压制效果，有效提升压制时间和作用距离。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (9)
1.一种实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括：
信号接收与预处理模块，用于将宽带射频信号变换成固定频率的模拟中频信号；
实时跳频载波检测模块，与所述的信号接收与预处理模块相连接，用于在短时间内快速检测跳频载波信号，并实时产生干扰载波信号和干扰控制时序；
实时干扰发生模块，与所述的实时跳频载波检测模块相连接，用于根据输入的载波频率，产生各种类型的干扰压制信号；
信号发生及上变频模块，与所述的实时干扰发生模块相连接，用于将干扰压制的中频信号变换至一定的频率并输出；
功放模块，与所述的信号发生及上变频模块和实时跳频载波检测模块相连接，用于将射频信号放大，并通过天线输出；
所述的实时跳频载波检测模块的中频模拟信号经ADC后变换成数字信号，其后被分成多路进行处理；经下变频、滤波和抽取之后，对信号进行FFT处理，频域的信号经比较电路判断信号的幅度，以判断载频上是否有载波，如有则测量和跟踪器驻留时间，以完成后续的信号时序控制；所述的实时跳频载波检测模块支持实时跟踪N个载波频率并发处理，经比较后的频域信号再经过快速傅里叶反变换，变换成时域信号，经多路求和后合成多路数字中频信号；
所述的电路结构通过快速跟踪和检测载波信号，在建立时间过程中进行信号检测与测量，测量载波的频率和总的驻留时间T1，在t2通信时间段内进行有效的频点压制，打断整个通信链路。
2.根据权利要求1所述的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其特征在于，所述的实时跳频载波检测模块包括模数转换器、至少二路信号处理单元和加法器，所述的信号处理单元的输入端均与模数转换器的输出端相连接，信号处理单元的输出端均与加法器的输入端相连接，所述的至少二路信号处理单元和加法器用于进行下变频、滤波、抽取、快速傅里叶变换处理。
3.根据权利要求2所述的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其特征在于，所述的至少二路信号处理单元包括变频处理子单元、快速傅里叶变换子单元、比较电路子单元和快速傅里叶反变换子单元，所述的变频处理子单元、快速傅里叶变换子单元、比较电路子单元和快速傅里叶反变换子单元依次相连接，所述的变频处理子单元用于对信号进行下变频、滤波和抽取，所述的比较电路子单元用于判断载频上的载波，并完成信号时序控制。
4.根据权利要求1所述的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其特征在于，所述的信号接收与预处理模块包括依次相连接的衰减器、预选滤波器、第一混频器、第一带通滤波器、第二混频器和第二带通滤波器，所述的衰减器接收射频输入信号，所述的第二带通滤波器输出处理后的信号，所述的第一混频器对信号进行上变频，所述的第一带通滤波器对信号滤除高次杂散和多次响应，所述的第二混频器对信号降低中频频率。
5.根据权利要求1所述的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其特征在于，所述的实时干扰发生模块包括：
数字噪声发生器，用于产生各种噪声信号；
映射过程单元，与所述的数字噪声发生器相连接，用于根据干扰压制类型对噪声信号进行变换；
噪声信号处理单元，与所述的映射过程单元和实时跳频载波检测模块相连接，用于将映射过程单元输出的噪声信号和实时跳频载波检测模块输出的数字中频信号进行相乘及求和，产生干扰压制信号；
滤波器，与所述的噪声信号处理单元相连接，用于对信号滤波；
数模转换器，与所述的滤波器相连接，用于变换成模拟中频信号并输出。
6.根据权利要求4所述的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其特征在于，所述的信号发生及上变频模块包括依次相连接的第三带通滤波器、第三混频器、第四带通滤波器、第四混频器、第二预选滤波器和第二衰减器，所述的第三带通滤波器接收输入信号，所述的第二衰减器输出处理后的信号。
7.根据权利要求6所述的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其特征在于，所述的第一混频器和第四混频器共用了电路结构的第一本振信号，所述的第二混频器和第三混频器共用了电路结构的第二本振信号。
8.根据权利要求1所述的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构还包括主控模块，与所述的信号接收与预处理模块、实时跳频载波检测模块、实时干扰发生模块、信号发生及上变频模块和功放模块均相连接，用于控制电路结构的各模块。
9.根据权利要求1所述的实现实时跳频通信干扰压制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构还包括电源模块，与所述的信号接收与预处理模块、实时跳频载波检测模块、实时干扰发生模块、信号发生及上变频模块和功放模块均相连接，用于为电路结构的各模块提供各路直流电压。
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