CN112532277A - 一种宽带高速跳频本振测试验证装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带高速跳频本振测试验证装置，特别适用于跳频抗干扰卫星通信系统中宽带、高速跳频本振的测试验证工作。本装置由电源模块、基带单元、监控单元、显示屏、按键盘、发本振单元、收本振单元等部件组成。本装置通过按键与液晶显示屏配合实现信道参数控制，工作于宽带跳频模式，通过收发自环及内部算法验证发本振单元和收本振单元中频环路工作正常，即可验证本振工作稳定可靠。本发明能够大幅降低本振测试验证环境复杂度，且可对本振各项指标进行全覆盖测试，装置集成化程度高，操作简单，便于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信领域中的一种宽带、高速跳频本振测试验证装置，特别适用于跳频抗干扰卫星通信系统中宽带、高速跳频本振的测试验证工作。
背景技术
面对复杂的电磁环境，抗干扰卫星通信系统应用越来越广泛。跳频技术作为一种对抗电子干扰的有效手段，能显著提高卫星通信系统的抗干扰能力，而系统跳频主要通过跳频本振来实现。国内现有的跳频抗干扰卫星通信系统最高支持5000跳/秒，跳频带宽500MHZ，抗干扰能力有限。为了提高跳频抗干扰卫星系统抗干扰能力，国内目前在研跳频带宽最大2GHZ、跳频速率最高20000跳/秒的宽带、高速跳频本振。对于本振全面的测试需要放到整机甚至系统中才能进行，若在整机或者系统全面测试中发现部件存在问题，则可能给整个项目带来拖期的风险，影响项目进度，整个项目研发效率也较低。
针对新研本振跳频带宽大、跳速高，测试环境复杂且无法全面覆盖测试项的现状，本文发明了一种宽带、高速跳频本振测试验证装置，能显著简化本振测试环境，可依靠单台测试装置对本振进行全系统测试。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种能够对新研最大跳频带宽2GHz、最高跳速20000跳/秒的本振进行全系统测试的装置。本发明还具性能稳定可靠、集成化程度高、可操作性强、效率高等特点。
本发明采用的技术方案为：
一种宽带高速跳频本振测试验证装置，包括基带单元2、监控单元3、发本振单元6和收本振单元7；
基带单元2用于产生发本振频率控制字输出至发本振单元6，产生收本振频率控制字输出至收本振单元7，并接收监控单元3的控制信息以及输出参数状态信息至监控单元3；还用于产生原始数据，并转换为基带模拟数据，将基带模拟数据与发本振单元6输出的跳频发本振信号进行混频完成中频调制；经中频线自环后将中频调制信号与收本振单元7输出的跳频收本振信号进行混频和数模转换得到数字基带信号，取得数字基带信号的最佳采样点，并进行解调，将解调后的基带数据与原始数据进行误码比对，得到误码率；
监控单元3用于接收外部输入的控制信息，输出参数控制信号至基带单元2，并接收基带单元2的参数状态信息；
发本振单元6用于接收基带单元2的发本振频率控制字，配置锁相环，并输出跳频发本振信号至基带单元2；
收本振单元7用于接收基带单元2的收本振频率控制字，配置锁相环，并输出跳频收本振信号至基带单元2。
进一步的，基带单元2包括信源产生模块5a、差分调制模块5b、成形滤波模块5c、D/A变换器5d，中频调制器5e、中频解调器5f、A/D变换器5g、匹配滤波器5h、定时同步模块5i、差分解调模块5j和误码比对模块5k；
所述信源产生模块5a产生原始数据，进行编码后输出至差分调制模块5b；差分调制模块5b对编码后的数据进行差分调制后输出至成形滤波模块5c；成形滤波模块5c将差分调制后的数据进行脉冲成形后输出至D/A变换器5d，并产生发本振频率控制字输出至发本振单元6；D/A变换器5d将脉冲成形后的数据进行数模转换后形成基带模拟数据输出至中频调制器5e；中频调制器5e是将D/A变换器5d输出的基带模拟数据和发本振单元6输出的跳频发本振信号进行混频完成中频调制后输出至中频解调器5f；
中频解调器5f接收收本振单元7输出的跳频收本振信号和中频调制器5e输出的发中频信号，将跳频收本振信号和发中频信号进行混频完成中频解调，将中频信号变为模拟基带信号，并输出至A/D变换器5g；A/D变换器5g将模拟基带信号转换为数字基带信号，并输出至匹配滤波器5h；匹配滤波器5h将数字基带信号进行匹配滤波后输出至定时同步模块5i；定时同步模块5i通过位定时跟踪环路的调整，取得匹配滤波后的数字基带信号的最佳采样点，将取得最佳采样点的数字基带信号输出至差分解调模块5j；差分解调模块5j将取得最佳采样点的数字基带信号进行解调,将解调后的基带数据输出至误码比对模块5k，并产生收本振频率控制字输出至收本振单元7；误码比对模块5k对解调后的基带数据与原始数据进行误码比对，得到误码率。
进一步的，还包括电源模块1、显示屏4和按键盘5；
电源模块1共5个端口，其输出+V1电压为+5伏、+V2电压为+5伏，+V3电压为+15伏、+V4电压为+15伏，+V5电压为+5伏，为各个单元及整机提供稳定直流电压；
显示屏4用于显示监控单元3中各单元的工作状态；
按键盘5用于输出键盘控制信息至监控单元3。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
1.本发明是一种宽带、高速跳频本振测试验证装置，可对跳频带宽2GHZ、跳频速率20000跳/秒的宽带、高速跳频本振进行全系统测试，可覆盖本振单元全部测试项，同时具备完善的监控与远控功能。
2.本发明集成化程度高，功耗低，性能稳定可靠，能够在较恶劣的环境-10℃～55℃条件下正常工作。
3.本发明结构清晰，操作方便，成本低，测试、安装环境简单，具有推广应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例的电原理方框图。
图2是本发明基带单元2实施例的电原理图。
具体实施方式
参照图1，本发明由电源模块1、基带单元2、监控单元3、显示屏4、按键盘5、发本振单元6、收本振单元7组成。其中监控单元3通过RS-485接口与外部监控系统连接，用于实施对本装置的监测和控制，监控单元3的键盘数据输入端口与按键盘5数据输出端口连接，通过本装置的按键来修改或监测本装置的状态，并通过与监控单元3的液晶显示输出端口连接的液晶显示屏4显示，监控单元3的信道参数控制输出端口与基带单元2的信道参数控制输入端口连接，用于控制基带单元的信息速率、载波速率等，监控单元3的信道参数控制输入端口与基带单元2的信道参数控制输出端口连接，用于接收基带单元2反馈的信噪比信息等，监控单元3其作用就是通过这些控制和监测端口控制本装置的正常工作，实施例采用市售专用CPU集成电路C8051F023、专用集成电路74LVC4245A、EPM 7064STI44-7、时钟电路DS13C887、485接口电路MAX489EPD制作。液晶显示屏4实施例采用RICH24201-3英文显示液晶制作。按键盘5实施例采用Ro按键制作。
基带单元2的中频信号输入端口与中频输出端口通过中频线连接，接收本装置产生的中频信号，实现中频信号自环功能；
基带单元2用于产生发本振频率控制字输出至发本振单元6，产生收本振频率控制字输出至收本振单元7，并接收监控单元3的控制信息以及输出参数状态信息至监控单元3；还用于产生原始数据，并进行编码、调制、脉冲成形和数模转换形成基带模拟数据，将基带模拟数据与发本振单元6输出的跳频发本振信号进行混频完成中频调制；经中频线自环后将中频调制信号与收本振单元7输出的跳频收本振信号进行混频和数模转换得到数字基带信号，取得数字基带信号的最佳采样点，并进行解调，将解调后的基带数据与原始数据进行误码比对，得到误码率；
参照图2，本发明基带单元2包括信源产生模块5a、差分调制模块5b、成形滤波模块5c、D/A变换器5d，中频调制器5e、中频解调器5f、A/D变换器5g、匹配滤波器5h、定时同步模块5i、差分解调模块5j和误码比对模块5k；
所述信源产生模块5a产生原始数据，进行编码后输出至差分调制模块5b；差分调制模块5b对编码后的数据进行差分调制后输出至成形滤波模块5c；成形滤波模块5c将差分调制后的数据进行脉冲成形后输出至D/A变换器5d，并产生发本振频率控制字输出至发本振单元6；D/A变换器5d将脉冲成形后的数据进行数模转换后形成基带模拟数据输出至中频调制器5e；中频调制器5e是将D/A变换器5d输出的基带模拟数据和发本振单元6输出的跳频发本振信号进行混频完成中频调制后输出至中频解调器5f；
中频解调器5f接收收本振单元7输出的跳频收本振信号和中频调制器5e输出的发中频信号，将跳频收本振信号和发中频信号进行混频完成中频解调，将中频信号变为模拟基带信号，并输出至A/D变换器5g；A/D变换器5g将模拟基带信号转换为数字基带信号，并输出至匹配滤波器5h；匹配滤波器5h将数字基带信号进行匹配滤波后输出至定时同步模块5i；定时同步模块5i通过位定时跟踪环路的调整，取得匹配滤波后的数字基带信号的最佳采样点，将取得最佳采样点的数字基带信号输出至差分解调模块5j；差分解调模块5j将取得最佳采样点的数字基带信号进行解调,将解调后的基带数据输出至误码比对模块5k，并产生收本振频率控制字输出至收本振单元7；误码比对模块5k对解调后的基带数据与原始数据进行误码比对，得到误码率。
实施中，信源产生模块5a,差分调制模块5b、成形滤波模块5c、匹配滤波器5h、定时同步模块5i、差分解调模块5j、误码比对模块5k组成各个功能模块采用单片FPGA芯片EP4SE230F29I3实现,实施例中中频调制器5e、中频解调器5f采用专用的有源调制芯片AD8345和有源解调芯片AD8348制作。
发本振单元6的控制信息输入端口与基带单元2的发本振频率控制字输出端口连接，其作用是接收发频率控制字，配置锁相环，输出跳频发本振信号，发本振单元6的发本振信号输出端口与基带单元2的发本振信号输入端口连接，其作用是输出跳频发本振信号，完成中频调制。实施例中，锁相环采用芯片HMC833LP6GE。
收本振单元7的控制信息输入端口与基带单元2的收本振频率控制字输出端口连接，其作用是接收收频率控制字，配置锁相环，输出跳频收本振信号，收本振单元7的收本振信号输出端口与基带单元2的收本振信号输入端口连接，其作用是发送跳频收本振信号，完成中频解调。实施例中，锁相环采用芯片HMC833LP6GE。
本发明电源模块1其作用是提供各级部件直流工作电压，实施例采用定制电源DLA58H，其输出+V1电压为+5伏、输出+V2电压为+5伏，+V3电压为+15伏、输出+V4电压为+15伏，+V5电压为+5伏。
本发明简要工作原理如下：一种宽带高速跳频本振测试验证装置，主要功能包括：
根据监控单元3配置整个装置工作模式，使装置处于正常通信模式。原始数据在基带单元2经过基带调制、中频调制后，与发本振单元6混频后输出，输出中频信号经中频线自环后直接送往基带单元2输入端口，输入中频信号与收本振单元7混频，然后经过基带单元2内部中频解调、基带解调后，得到基带数据。将得到的基带数据与发出的原始数据进行比对，若收发数据完全一致，则不存在跳频本振丢跳或慢跳现象，可验证跳频本振功能正常；若收发数据不完全一致，提供错误比特位置，则存在跳频本振丢跳或慢跳现象，有必要进一步排查。
本装置内部主要由电源模块1、基带单元2、监控单元3、显示屏4、按键盘5、发本振单元6、收本振单元7组成。各部分均采用了模块化设计技术，构成具有独立功能的相应单元。
通信过程中，监控单元3完成发本振单元6与收本振单元7频率生成的配置、中频输出信号的功率电平设置、调制解调参数的设置、载波速率的配置等功能。
本发明的安装结构如下：整机采用标准1U机箱，机箱内部采用模块化结构，每个模块都采用独立的电路来实现；整机外形尺寸为480毫米×420毫米×40.5毫米，机箱前部安装有液晶显示屏4、按键盘5和指示灯，机箱后部安装有电源插座、中频输入端口IN1插座、中频输出端口OUT1插座、风扇、以及标准RS-485远控接口INOUT1插座，组装成本发明。
Claims (3)
1.一种宽带高速跳频本振测试验证装置，其特征在于，包括基带单元(2)、监控单元(3)、发本振单元(6)和收本振单元(7)；
基带单元(2)用于产生发本振频率控制字输出至发本振单元(6)，产生收本振频率控制字输出至收本振单元(7)，并接收监控单元(3)的控制信息以及输出参数状态信息至监控单元(3)；还用于产生原始数据，并转换为基带模拟数据，将基带模拟数据与发本振单元(6)输出的跳频发本振信号进行混频完成中频调制；经中频线自环后将中频调制信号与收本振单元(7)输出的跳频收本振信号进行混频和数模转换得到数字基带信号，取得数字基带信号的最佳采样点，并进行解调，将解调后的基带数据与原始数据进行误码比对，得到误码率；
监控单元(3)用于接收外部输入的控制信息，输出参数控制信号至基带单元(2)，并接收基带单元(2)的参数状态信息；
发本振单元(6)用于接收基带单元(2)的发本振频率控制字，配置锁相环，并输出跳频发本振信号至基带单元(2)；
收本振单元(7)用于接收基带单元(2)的收本振频率控制字，配置锁相环，并输出跳频收本振信号至基带单元(2)。
2.根据权利要求1所述的一种宽带高速跳频本振测试验证装置，其特征在于，基带单元(2)包括信源产生模块(5a)、差分调制模块(5b)、成形滤波模块(5c)、D/A变换器(5d)，中频调制器(5e)、中频解调器(5f)、A/D变换器(5g)、匹配滤波器(5h)、定时同步模块(5i)、差分解调模块(5j)和误码比对模块(5k)；
所述信源产生模块(5a)产生原始数据，进行编码后输出至差分调制模块(5b)；差分调制模块(5b)对编码后的数据进行差分调制后输出至成形滤波模块(5c)；成形滤波模块(5c)将差分调制后的数据进行脉冲成形后输出至D/A变换器(5d)，并产生发本振频率控制字输出至发本振单元(6)；D/A变换器(5d)将脉冲成形后的数据进行数模转换后形成基带模拟数据输出至中频调制器(5e)；中频调制器(5e)是将D/A变换器(5d)输出的基带模拟数据和发本振单元(6)输出的跳频发本振信号进行混频完成中频调制后输出至中频解调器(5f)；
中频解调器(5f)接收收本振单元(7)输出的跳频收本振信号和中频调制器(5e)输出的发中频信号，将跳频收本振信号和发中频信号进行混频完成中频解调，将中频信号变为模拟基带信号，并输出至A/D变换器(5g)；A/D变换器(5g)将模拟基带信号转换为数字基带信号，并输出至匹配滤波器(5h)；匹配滤波器(5h)将数字基带信号进行匹配滤波后输出至定时同步模块(5i)；定时同步模块(5i)通过位定时跟踪环路的调整，取得匹配滤波后的数字基带信号的最佳采样点，将取得最佳采样点的数字基带信号输出至差分解调模块(5j)；差分解调模块(5j)将取得最佳采样点的数字基带信号进行解调,将解调后的基带数据输出至误码比对模块(5k)，并产生收本振频率控制字输出至收本振单元(7)；误码比对模块(5k)对解调后的基带数据与原始数据进行误码比对，得到误码率。
3.根据权利要求1所述的一种宽带高速跳频本振测试验证装置，其特征在于，还包括电源模块(1)、显示屏(4)和按键盘(5)；
电源模块(1)共5个端口，其输出+V1电压为+5伏、+V2电压为+5伏，+V3电压为+15伏、+V4电压为+15伏，+V5电压为+5伏，为各个单元及整机提供稳定直流电压；
显示屏(4)用于显示监控单元(3)中各单元的工作状态；
按键盘(5)用于输出键盘控制信息至监控单元(3)。
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| CN202011368651.8A CN112532277A (zh) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 一种宽带高速跳频本振测试验证装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN112671477A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-16 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种宽带高速跳频本振测试验证装置 |
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2020
- 2020-11-30 CN CN202011368651.8A patent/CN112532277A/zh active Pending
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