CN113206812A - 基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置及应用方法，包括：将接收到的信号进行滤波和放大的射频前端；将射频前端处理后的信号进行变频处理的下变频组件；对下变频组件处理后的信号进行二次变频处理的中频调理组件；在射频前端以及中频调理组件中，对其信号幅度进行调理的电平控制组件；设置在中频调理组件输出端，以基于其输出信号以及参考电压对电平控制组件的电压大小进行调整的检波组件。本发明提供一种基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置及应用方法，其以最简单的电路元器件实现脉冲调幅信号的接收解调，具有接收灵敏度高、能对不同幅度大小的信号进行精确识别接收，同时在接收过程中能对有用信息进行高保真还原。

Description

基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置及应用方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域。更具体地说，本发明涉及一种用在调幅式无线电接收机情况下的基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置及应用方法。

背景技术

无线电接收机简称接收机，是无线通信领域的重要组成部分，是能将天线接收到的无线电信号加以选择、变换、放大，以获得所需信息的电子设备。其组成部分是高频、中频、低频放大器、变频器和解调器。按接收信号的调制方式，它可分为调幅接收机、调频接收机和脉冲调制接收机等。

但现有的调幅接收机，其存在的缺点在于，外部天线接收到的信号杂乱，在不同的信号幅度大小情况下，其接收的灵敏度低，无法高保真的还原接收到信号中的有用信息。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置，包括：

将接收到的信号进行滤波和放大的射频前端；

将射频前端处理后的信号进行变频处理的下变频组件；

对下变频组件处理后的信号进行二次变频处理的中频调理组件；

在射频前端以及中频调理组件中，对其信号幅度进行调理的电平控制组件；

设置在中频调理组件输出端，以基于其输出信号以及参考电压对电平控制组件的电压大小进行调整的检波组件。

优选的是，所述射频前端被配置为包括：

对外部天线处输入的射频信号进行抗混叠滤波处理的带通滤波器；

设置在带通滤波器输出端以对其输出信号中的低噪声进行放大的第一放大器。

优选的是，所述下变频组件被配置为包括：

与射频前端输出端相配合的混频器；

与混频器相配合，以将流经混频器的信号下变频至中频信号的本振源。

优选的是，所述中频调理组件被配置为包括：

与下变频组件输出端相配合的窄带滤波器；

设置在窄带滤波器输出端，以对其输出的中频信号进行放大处理的第二放大器。

优选的是，所述电平控制组件被配置为包括：

设置在射频前端中的第一压控衰减器；

设置在中频调理组件中的至少一个第二压控衰减器；

其中，所述第一压控衰减器、第二压衰减器均被配置为与检波组件通信连接。

优选的是，所述检波组件被配置为包括：

与中频调理组件输出端相配合的检波器；

与检波器相配合，以基于参考电压、检波结果向电平控制组件输出相应控制电压的比较放大器；

其中，所述比较放大器的输出端与电平控制组件通信连接；

所述检波器的输出端还通信连接有信号处理模块，所述信号处理模块与比较放大器通过A/D采样模块进而通信连接。

一种应用基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置的方法，在脉冲调幅微波接收系统中，通过对接收到的信号进行滤波、低噪声放大、接收下变频以及窄带滤波后，通过检波解调得出有效的检波均值，进而通过均值与参考电压的差值比对结果，调整电平控制组件的控制电压大小，进而对不同幅度大小的信号进行识别。

优选的是，其工作流程被配置为包括：

S1、外部天线接收信号并传输给射频前端；

S2、射频前端中的带通滤波器对接收到的射频信号中的带外干扰信号及镜频进行滤除；

S3、射频前端中的第一放大器对从带通滤波器处接收到的信号进行低噪声放大；

S4、下变频组件将从第一放大器处接收到的高频信号通过混频器、本振源下变频至中频信号；

S5、通过中频调理组件中的窄带滤波器降低接收带宽，以滤除混频器输出信号中的混频杂散；

S6、通过中频调理组件中的第二放大器，将降低接收带宽后的信号进行增益，以使其信号放大至射频检波器的动态范围内；

S7、射频检波器接收第二放大器的输出信号，以得到对应的均值输出给比较放大器；

S8、基于比较放大器接收到的均值以及参考电压，结合变平控制组件形成闭合负反馈环路，通过比较放大器的差值运算得到相应的计算结构，以基于计算结果对电平控制组件中的控制电压大小在动态范围内进行调整，以通过将信号输出稳定至具有固定的输出，进而提高峰值检波结果的脉冲特性指标。

优选的是，还包括：

S9、信号处理模块读取并解调检波器输出的峰值检波结果，同时通过A/D采样模块对电平控制组件当前的控制电压进行A/D采样，以获取与当前信号幅度大小相对应的信息。

优选的是，在S9中，还包括：

当信号处理模块工作于多通道接收模式中时，其接收各通道的A/D采样，以基于此判断各通道的通信状态，以通过设置在天线端的控制开关，切换各通道的工作状态。

本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明提供一种专用于调幅信号模式下的识别(接收)装置，其以最简单的电路元器件实现脉冲调幅信号的接收解调，具有接收灵敏度高、能对不同幅度大小的信号进行精确识别接收，同时在接收过程中能对有用信息进行高保真还原。

其二，本发明提供一种应用方法，其适用于脉冲调幅信号的接收解调，通过对接收到的信号进行滤波、低噪声放大、自动电平控制、接收下变频以及窄带滤波后通过检波解调出有用信息，通过自动电平控制电路中的控制电压能精确反应接收信号的幅度大小，该方法的电路设计简单，接收灵敏度高、能高精度识别、高保真还原有用信息。

其三，本发明的方法应用在多通道接收系统中时，可对多通道的信号进行同时检测，并区别性的选择关闭低质量的接收通道，进而保证接收效果更为优异。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本发明的一种基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置的实现形式，其中包括：

将接收到的信号进行滤波和放大的射频前端，其作用在于对接收到的信号进行抗混叠带通滤波和低噪声放大，对带外干扰及镜频有很好的抑制，提高接收抗干扰性能；

将射频前端处理后的信号进行变频处理的下变频组件，其作用在于接收到的射频信号与本振源通过混频器进行信号下变频至中频信号；

对下变频组件处理后的信号进行二次变频处理的中频调理组件，其作在于对中频信号进行信号放大和窄带滤波，提供接收增益、降低接收带宽，提供接收灵敏度；

在射频前端以及中频调理组件中，对其信号幅度进行调理的电平控制组件，其作用在于构成负反馈电路，以实现在不同输入信号电平大小的情况下输出中频的幅度是稳定的，从而实现检波输出高质量的脉冲信号；

设置在中频调理组件输出端，以基于其输出信号以及参考电压对电平控制组件的电压大小进行调整的检波组件，其作用在于，对中频调理后的信号分别进行均值和峰值检波，均值检波结果与参考电压进行差分放大后为自动电平控制提供精确的控制电压，进而保证峰值检波结果输出保持稳定性。

如图1，在另一种实例中，所述射频前端被配置为包括：

对外部天线处输入的射频信号进行抗混叠滤波处理的带通滤波器1，带通滤波器的功能；

设置在带通滤波器输出端以对其输出信号中的低噪声进行放大的第一放大器2，其用于对滤波的信号中的低噪声进行放大，进而通过带通滤波器与第一放大器的配合，对带外干扰及镜频进行很好的抑制，提高接收的抗干扰性能。

如图1，在另一种实例中，所述下变频组件被配置为包括：

与射频前端输出端相配合的混频器3，其被配置为采用减法混频器，将其设置在低噪声放大器后方，直接对其放大的射频信号进行处理，以得到对应的中频信号；

与混频器相配合，以将流经混频器的信号下变频至中频信号的本振源4，其用于通过本振源与减法混频器的配合，将接收到的信号从高频率下变频到中频率。

如图1，在另一种实例中，所述中频调理组件被配置为包括：

与下变频组件输出端相配合的窄带滤波器5，也可以称为窄带带通滤波器，用来得到很窄的通带和比较陡峭的过度带，其作用在于将有用的信号与噪声分离，提高信号的抗干扰性及信噪比；滤掉不感兴趣的频率成分，提高分析精度；从复杂频率成分中分离出单一的频率分量；

设置在窄带滤波器输出端，以对其输出的中频信号进行放大处理的第二放大器6，其用于提高中频信号的接收增益，其与第二放大器结合的作用在于对中频信号进行信号放大和窄带滤波，提供接收增益、降低接收带宽，提供接收灵敏度。

如图1，在另一种实例中，所述电平控制组件被配置为包括：

设置在射频前端中的第一压控衰减器7；

设置在中频调理组件中的第二压控衰减器A 8，第二压控衰减器B 9，在实际操作中，第二压控衰减器A、第二压控衰减器B分别设置在第二放大器的前端和后端，以通过控制电压对压控衰减器的衰减大小进行调整，进而保证输出信号的稳定性；

其中，所述第一压控衰减器、第二压衰减器均被配置为与检波组件通信连接，其作用于接收检测组件输出的控制电压，并基于控制电压对各压控衰减器的衰减大小进行调整。

如图1，在另一种实例中，所述检波组件被配置为包括：

与中频调理组件输出端相配合的检波器10，其作用在于对中频调理后的信号分别进行均值和峰值检波，均值检波结果与参考电压进行差分放大后为自动电平控制提供精确的控制电压，峰值检波结果输出至信号处理模块；

与检波器相配合，以基于参考电压、检波结果向电平控制组件输出相应控制电压的比较放大器11，其用于通过将均值检波结果与参考电压进行差值计算，以根据其计算结果确定是否需要调整控制电压；

其中，所述比较放大器的输出端与电平控制组件通信连接；

所述检波器的输出端还通信连接有信号处理模块12，所述信号处理模块与比较放大器通过A/D采样模块13进而通信连接，信号处理模块读取峰值检波结果并解调出有用信息，同时对自动电平控制所需的控制电压进行A/D采样，以获取接收到的信号幅度大小信息。

一种应用基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置的方法，在脉冲调幅微波接收系统中，通过对接收到的信号进行滤波、低噪声放大、接收下变频以及窄带滤波后，通过检波解调得出有效的检波均值，进而通过均值与参考电压的差值比对结果，调整电平控制组件的控制电压大小，进而对不同幅度大小的信号进行识别，在这种方案中，在对信号进行滤波、放大、变频、、检波处理后，根据对接收通道中信号幅度的大小，对输出通路上信号衰减大小进行调整，以保证输出信号的稳定性，同时可对不同幅度大小的信号进行精确识别，保证其接收的灵敏度。

在另一种实例中，其工作流程被配置为包括：

S1、外部天线接收信号并传输给射频前端；

S2、射频前端中的带通滤波器对接收到的射频信号中的带外干扰信号及镜频进行滤除；

S3、射频前端中的第一放大器对从带通滤波器处接收到的信号进行低噪声放大；

S4、下变频组件将从第一放大器处接收到的高频信号通过混频器、本振源下变频至中频信号；

S5、通过中频调理组件中的窄带滤波器降低接收带宽，以滤除混频器输出信号中的混频杂散；

S6、通过中频调理组件中的第二放大器，将降低接收带宽后的信号进行增益，以使其信号放大至射频检波器的动态范围内；

S7、射频检波器接收第二放大器的输出信号，以得到对应的均值输出给比较放大器；

S8、基于比较放大器接收到的均值以及参考电压，结合变平控制组件形成闭合负反馈环路，通过比较放大器的差值运算得到相应的计算结构，以基于计算结果对电平控制组件中的控制电压大小在动态范围内进行调整，以通过将信号输出稳定至具有固定的输出，进而提高峰值检波结果的脉冲特性指标，在这种方案中，电平控制组件是基于压控衰减器实现，压控衰减器分布于射频前端和中频调理电路中，结合末级的有效值检波结果(均值)和参考电压，形成闭合负反馈环路，可将动态范围内的信号稳定至某个固定电平(参考电压决定)输出，提高峰值检波结果的脉冲特性指标。

在另一种实例中，还包括：

S9、信号处理模块读取并解调检波器输出的峰值检波结果，同时通过A/D采样模块对电平控制组件当前的控制电压进行A/D采样，以获取与当前信号幅度大小相对应的信息，在这种方案中，信号处理模块可由FPGA、ARM及单片机等处理芯片实现，用于读取峰值检波结果并解调出有用信息，同时对自动电平控制所需的控制电压进行A/D采样，并获取接收到的信号幅度大小信息。

在另一种实例中，在S9中，还包括：

当信号处理模块工作于多通道接收模式中时，其接收各通道的A/D采样，以基于此判断各通道的通信状态，以通过设置在天线端的控制开关，切换各通道的工作状态，在这种方案中，其可应用于多通道接收系统中，对多通道的信号进行同时检测，并区别性的选择关闭低质量的接收通道，进而保证接收效果更为优异。

实施例：

在射频输入为0时，检波器检测不到任何结果，则比较放大器在做差值运算时，其计算结果为参考电压值，这里的差值高，不对电平衰减器的控制电压做任何操作。

在射频输入不为0时，检波器检测相应结果，且比较放大器在做差值运算时，其计算结果为0时，这里的差值低，对电平衰减器的控制电压设置为动态范围内中的较高值。在这种情况下控制电压的大小，来源于比较放大器差值运算后的结果，当控制电压小时，证明输入信号较大，需要通过电平衰减器的衰减值对信号输出进行控制调节，以保证其接收信号的稳定性，反之亦然。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置，其特征在于，包括：

将接收到的信号进行滤波和放大的射频前端；

将射频前端处理后的信号进行变频处理的下变频组件；

对下变频组件处理后的信号进行二次变频处理的中频调理组件；

在射频前端以及中频调理组件中，对其信号幅度进行调理的电平控制组件；

设置在中频调理组件输出端，以基于其输出信号以及参考电压对电平控制组件的电压大小进行调整的检波组件。

2.如权利要求1所述的基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置，其特征在于，所述射频前端被配置为包括：

对外部天线处输入的射频信号进行抗混叠滤波处理的带通滤波器；

设置在带通滤波器输出端以对其输出信号中的低噪声进行放大的第一放大器。

3.如权利要求1所述的基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置，其特征在于，所述下变频组件被配置为包括：

与射频前端输出端相配合的混频器；

与混频器相配合，以将流经混频器的信号下变频至中频信号的本振源。

4.如权利要求1所述的基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置，其特征在于，所述中频调理组件被配置为包括：

与下变频组件输出端相配合的窄带滤波器；

设置在窄带滤波器输出端，以对其输出的中频信号进行放大处理的第二放大器。

5.如权利要求1所述的基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置，其特征在于，所述电平控制组件被配置为包括：

设置在射频前端中的第一压控衰减器；

设置在中频调理组件中的至少一个第二压控衰减器；

其中，所述第一压控衰减器、第二压衰减器均被配置为与检波组件通信连接。

6.如权利要求1所述的基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置，其特征在于，所述检波组件被配置为包括：

与中频调理组件输出端相配合的检波器；

与检波器相配合，以基于参考电压、检波结果向电平控制组件输出相应控制电压的比较放大器；

其中，所述比较放大器的输出端与电平控制组件通信连接；

所述检波器的输出端还通信连接有信号处理模块，所述信号处理模块与比较放大器通过A/D采样模块进而通信连接。

7.一种应用如权利要求1-6任一项所述基于电平控制对脉冲调幅信号进行识别的装置的方法，其特征在于，在脉冲调幅微波接收系统中，通过对接收到的信号进行滤波、低噪声放大、接收下变频以及窄带滤波后，通过检波解调得出有效的检波均值，进而通过均值与参考电压的差值比对结果，调整电平控制组件的控制电压大小，进而对不同幅度大小的信号进行识别。

8.如权利要求7所述的应用脉冲调幅信号识别装置的方法，其特征在于，其工作流程被配置为包括：

S1、外部天线接收信号并传输给射频前端；

S2、射频前端中的带通滤波器对接收到的射频信号中的带外干扰信号及镜频进行滤除；

S3、射频前端中的第一放大器对从带通滤波器处接收到的信号进行低噪声放大；

S4、下变频组件将从第一放大器处接收到的高频信号通过混频器、本振源下变频至中频信号；

S5、通过中频调理组件中的窄带滤波器降低接收带宽，以滤除混频器输出信号中的混频杂散；

S6、通过中频调理组件中的第二放大器，将降低接收带宽后的信号进行增益，以使其信号放大至射频检波器的动态范围内；

S7、射频检波器接收第二放大器的输出信号，以得到对应的均值输出给比较放大器；

S8、基于比较放大器接收到的均值以及参考电压，结合变平控制组件形成闭合负反馈环路，通过比较放大器的差值运算得到相应的计算结构，以基于计算结果对电平控制组件中的控制电压大小在动态范围内进行调整，以通过将信号输出稳定至具有固定的输出，进而提高峰值检波结果的脉冲特性指标。

9.如权利要求7所述的应用脉冲调幅信号识别装置的方法，其特征在于，还包括：

S9、信号处理模块读取并解调检波器输出的峰值检波结果，同时通过A/D采样模块对电平控制组件当前的控制电压进行A/D采样，以获取与当前信号幅度大小相对应的信息。

10.如权利要求7所述的应用脉冲调幅信号识别装置的方法，其特征在于，在S9中，还包括：

当信号处理模块工作于多通道接收模式中时，其接收各通道的A/D采样，以基于此判断各通道的通信状态，以通过设置在天线端的控制开关，切换各通道的工作状态。

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