CN113114291A - 一种可重构双通道数字接收机射频前端装置 - Google Patents
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Abstract
一种涉及遥测接收射频技术领域的可重构双通道数字接收机射频前端装置，包含对应信号连接的射频接收芯片和FPGA模块，以及分别与射频接收芯片信号连接的两路信号接收优化电路；所述射频接收芯片包含本振电路和分别与两路信号接收优化电路对应连接的两路射频接收处理电路，所述射频接收处理电路包含依次对应信号连接的LNA线性放大器、混频器、LPF低通滤波器和ADC模数转换器，所述本振电路分别与两个混频器信号连接；所述FPGA模块外围分别信号连接有Flash芯片和EEPROM模块，所述FPGA模块通过SPI串行接口电路向射频接收芯片发送配置字，使得本振电路发出本振信号；该接收机射频前端装置，能够满足遥测地面站接收系统的通用性需求。
Description
技术领域
本发明涉及遥测接收射频技术领域，尤其是涉及一种可重构双通道数字接收机射频前端装置。
背景技术
目前，国内有关接收机射频前端装置的研究已经有一些报道，例如：2006年，哈尔滨工业大学的陈国宇等报导了多级AGC电路级联实现大动态范围的射频前端；2015年，中国电子科学研究院杨建飞等报导了一种宽带中频采样射频前端结构；2017年，宁波大学吴丽等报导一种新型阻抗匹配无LNA的射频前端接收电路；2019年，中国西南电子技术研究所的刘法等报导一种基于射频直接采样架构的微小型射频前端架构；
近年来国际形势日益严峻，科研任务繁重，导弹遥测数据接收任务的需求激增，对于遥测系统的传输速率、数据量、编码和调制解调方式等有了更高的要求；现有的超外差式接收机射频前端装置的解调方式、AGC、开关、滤波等功能指标对于分立式模拟器件的要求极高，电路结构通常也较为复杂，包含阻抗匹配、多级滤波等离散单元器件，后期调试时难度较高，且自由度小，针对不同技术标准时需要重新设计开发，往往费时费力，因此对于发展数字式射频前端技术有着迫切的需求。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种可重构双通道数字接收机射频前端装置，能够满足遥测地面站接收系统的通用性需求，建立一个通用的、开放的硬件平台，在这个硬件平台上尽量利用软件技术实现遥测接收系统的各个功能模块，降低硬件设计的成本和复杂度，增加系统功能实现的自由度，并在此基础上对系统整体性能指标进行合理优化，增强其在内外场复杂工作环境下的实用性和可靠性。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种可重构双通道数字接收机射频前端装置，包含对应信号连接的射频接收芯片和FPGA模块，以及分别与射频接收芯片信号连接的两路信号接收优化电路；所述射频接收芯片包含本振电路和分别与两路信号接收优化电路对应连接的两路射频接收处理电路，所述射频接收处理电路包含依次对应信号连接的LNA线性放大器、混频器、LPF低通滤波器和ADC模数转换器，所述本振电路分别与两个混频器信号连接；所述FPGA模块外围分别信号连接有Flash芯片和EEPROM模块，所述FPGA模块通过SPI串行接口电路向射频接收芯片发送配置字，使得本振电路发出本振信号。
进一步，所述信号接收优化电路主要由依次信号连接的接收天线、第一Limit限幅器、LNA低噪声放大器、BPF带通滤波器、第二Limit限幅器、Balun射频变压器组成。
进一步，所述接收天线接收的微弱遥测射频信号为2.2GHz～2.4GHz。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明公开的可重构双通道数字接收机射频前端装置，基于软件无线电的设计思想，可通过软件对系统各个参数的配置实现遥测接收系统中的各项功能，包括解调体制、接收频点、数字滤波、自动增益控制等主要参数都可以通过程序编写进行便捷合理的调整，具有良好的可扩展性和可兼容性；硬件方面在保证系统性能指标的基础上尽量减少不必要的器件，采用了数字技术和高集成化芯片，大大减少器件数量和技术复杂度，达到减小体积、降低功耗，提高便携性和可靠性的效果，并通过合理的布局布线保证接收信号的完整性，实现整机的小型化设计；综上所述，本发明简便有效，自由度高，各项性能指标良好，能够满足内外场对遥测接收系统小型化、高可靠性的应用场景。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是所述FPGA模块配置射频接收芯片的工作原理图。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进，本发明并不局限于下面的实施例；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本申请的附图对应，为了便于描述本发明，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：
结合附图1所述的可重构双通道数字接收机射频前端装置，包含对应信号连接的射频接收芯片和FPGA模块，以及分别与射频接收芯片信号连接的两路信号接收优化电路；根据需要，信号接收优化电路主要由依次信号连接的接收天线、第一Limit限幅器、LNA低噪声放大器、BPF带通滤波器、第二Limit限幅器、Balun射频变压器组成，从接收天线接收到的射频信号依次通过第一Limit限幅器RLM-23-1WL+、LNA低噪声放大器PMA3-63GLN+、BPF带通滤波器BFCN-2275+、第二Limit限幅器RLM-23-1WL+、Balun射频变压器TCN2-26进行优化后，进入射频接收芯片AD9361，之后通过对FPGA模块的配置实现数字信号处理功能；此外，要求接收天线接收的微弱遥测射频信号为2.2GHz～2.4GHz；
结合附图2所示，射频接收芯片包含本振电路和分别与两路信号接收优化电路对应连接的两路射频接收处理电路，射频接收处理电路包含依次对应信号连接的LNA线性放大器、混频器、LPF低通滤波器和ADC模数转换器，本振电路分别与两个混频器信号连接；FPGA模块外围分别信号连接有Flash芯片和EEPROM模块，FPGA模块通过SPI串行接口电路向射频接收芯片发送配置字，使得本振电路发出本振信号；FPGA模块通过SPI串行接口电路对遥测发射装置的参数信息进行配置，在配置参数解析单元中进行解调方式、解调参数、频点参数的配置字发送，在配置完成后，参数信息存储在非易失存储器EEPROM模块中，在数字接收机每次加电启动时完成频点、解调方式、解调参数等数据的加载，经过配置后射频接收芯片AD9361内部产生本振信号，通过移相器分成两路相互正交的信号分别与优化处理后的射频信号进行线性增益放大、混频、数字低通滤波、模数转换后得到无失真解调的I、Q两路基带信号；本发明的接收机射频前端装置满足遥测接收系统扩容及通用性需求，简便有效，自由度高，各项性能指标良好，能够满足内外场对遥测接收系统小型化、高可靠性的应用场景。
本发明未详述部分为现有技术。
Claims (3)
1.一种可重构双通道数字接收机射频前端装置，其特征在于：包含对应信号连接的射频接收芯片和FPGA模块，以及分别与射频接收芯片信号连接的两路信号接收优化电路；所述射频接收芯片包含本振电路和分别与两路信号接收优化电路对应连接的两路射频接收处理电路，所述射频接收处理电路包含依次对应信号连接的LNA线性放大器、混频器、LPF低通滤波器和ADC模数转换器，所述本振电路分别与两个混频器信号连接；所述FPGA模块外围分别信号连接有Flash芯片和EEPROM模块，所述FPGA模块通过SPI串行接口电路向射频接收芯片发送配置字，使得本振电路发出本振信号。
2.根据权利要求1所述的可重构双通道数字接收机射频前端装置，其特征是：所述信号接收优化电路主要由依次信号连接的接收天线、第一Limit限幅器、LNA低噪声放大器、BPF带通滤波器、第二Limit限幅器、Balun射频变压器组成。
3.根据权利要求2所述的可重构双通道数字接收机射频前端装置，其特征是：所述接收天线接收的微弱遥测射频信号为2.2GHz～2.4GHz。
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