CN113872633A - 一种uv波段宽带可重构收发机 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种UV波段宽带可重构收发机，属于通信技术领域，收发机的可配置本振源模块分别与二次变频发射模块和超外差接收模块电连接；可配置本振源模块用于产生f1的固定频率信号和f2～f3的变频频率信号，给二次变频发射模块和超外差接收模块提供本振源；二次变频发射模块用于在本振源激励下将不同带宽的f4中频信号进行频谱搬移，得到f5～f6的射频信号；超外差接收模块用于在本振源激励下将f5～f6的射频信号进行频谱搬移，得到不同带宽的f4中频信号；能够实现宽带频率范围和不同信号带宽模块可配置。
Description
技术领域
本申请属于通信技术领域，尤其涉及一种UV波段宽带可重构收发机。
背景技术
软件无线电是当前通信的发展方向，其目的是在数字化的通用硬件平台上用软件配置硬件，实现所需无线电功能，其具有灵活性、标准化、模块化的特点，可有效解决目前无线系统中模块种类繁多、兼容难、扩展升级难的问题。
随着软件无线电技术的发展，宽带可重构收发机作为获取信息的设备前端,需求越来越强烈。同时，从简化系统设计的角度出发,也希望通过宽带可重构收发机对各频段收发信号进行统一的中频数字信号处理。但是，宽带收发机必然存在一系列技术难点，如宽频段信号干扰问题、宽带噪声阻塞问题、强信号对弱信号压制问题、宽覆盖与小步进的矛盾等，在工程实践中更有抗劣环境和高可靠性要求。
发明内容
为了解决相关技术中宽频段信号干扰问题、宽带噪声阻塞问题、强信号对弱信号压制问题、宽覆盖与小步进矛盾的问题，本申请提供一种UV波段宽带可重构收发机，实现宽带频率范围和不同信号带宽模块可配置，所述技术方案如下：
一种UV波段宽带可重构收发机，包括：二次变频发射模块、超外差接收模块和可配置本振源模块，
所述可配置本振源模块分别与所述二次变频发射模块和所述超外差接收模块电连接；
所述可配置本振源模块用于产生f1的固定频率信号和f2～f3的变频频率信号，给所述二次变频发射模块和所述超外差接收模块提供本振源；
所述二次变频发射模块用于在本振源激励下将不同带宽的f4中频信号进行频谱搬移，得到f5～f6的射频信号；
所述超外差接收模块用于在本振源激励下将f5～f6的射频信号进行频谱搬移，得到不同带宽的f4中频信号，其中，f1、f2、f3、f4、f5和f6均指示的是频率。
其中，所述二次变频发射模块，包括依次电连接的可配置中心频率为f4的滤波组件、二次变频发射通道、可选通射频滤波组件和输出端增益调节电路，
所述可配置中心频率为f4的滤波组件用于不同带宽信号的选择；
所述二次变频发射通道用于：将f4中频信号和高本振f1高本振混频，实现频谱搬移到f7的高中频上；并对f7的高中频进行滤波放大处理后与f2～f3高本振混频，得到f5～f6的射频信号，其中，f7指示的是频率；
所述可选通射频滤波组件用于滤除输出的射频信号中谐波杂散；
所述输出端增益调节电路用于调节f5～f6的射频信号的幅度。
其中，所述可配置中心频率为f4的滤波组件设置有1dB带宽为BW1、BW2、BW3声表滤波器，通过三选一开关在不同带宽的滤波器之间选择。
其中，所述可选通射频滤波组件为6选通滤波器组和六选一开关，6选通滤波器组包括1dB带宽为f5～f8带通滤波器、1dB带宽为f9～f10带通滤波器、1dB带宽为f11～f12带通滤波器、1dB带宽为f13～f14带通滤波器、1dB带宽为f15～f16带通滤波器和1dB带宽为f17～f6带通滤波器，其中，f8、f9、f10、f11、f12、f13、f14、f15、f16和f17均指示的是频率。
其中，所述输出端增益调节电路包括耦合器、检波器和电调衰减器，
6选通滤波器组的输出端与耦合器的输入端电连接；耦合器的第一输出端和电调衰减器的输入端电连接，耦合器的第二输出端和检波器的输入端连接，检波器的输出端与电调衰减器的控制端电连接。
其中，所述超外差接收模块，包括依次电连接的第一超外差接收通道、数控稳幅组件、第二超外差接收通道和输出自动增益控制AGC(Automatic Generation Control)稳幅组件，
所述第一超外差接收通道用于将接收到的f5～f6射频信号经过滤波和低噪放放大后与f2～f3频段高本振混频，实现频谱搬移到f7频段的高中频上；
所述数控稳幅组件用于对f7频段的高中频信号进行稳幅；
所述第二超外差接收通道用于对f7的高中频信号滤波放大后再与f1高本振混频，得到f4中频信号，并进行滤波放大；
所述输出AGC稳幅组件用于对f4中频信号进行稳幅输出。
其中，所述输出AGC稳幅组件包括可配置中心频率为的f4滤波组件，
所述可配置中心频率为的f4滤波组件设置有1dB带宽为BW1、BW2、BW3三种表滤波器，通过开关在不同带宽的滤波器之间选择。
其中、第二固定本振单元、第一可变本振单元和第二可变本振单元，
四功分器用于将f18温补晶振的f18时钟信号功分四路，分别给第一固定本振单元、第二固定本振单元、第一可变本振单元和第二可变本振单元；
第一固定本振单元和第二固定本振单元用于产生f1的固定频率信号；
第一可变本振单元和第二可变本振单元用于产生f2～f3的变频频率信号，其中，f18指示的是频率。
其中，第一固定本振单元和第二固定本振单元均包括由小数分频鉴频鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成的锁相环，以及放大器，
锁相环用于产生f1的固定频率信号；
放大器用于对f1的固定频率信号进行放大处理并输出。
其中，第一可变本振单元和第二可变本振单元均包括数字频率合成器和放大器，
数字频率合成器用于f2～f3的变频频率信号；
放大器用于对f2～f3的变频频率信号进行放大处理并输出。
相对于传统收发机，本发明有以下三个主要的技术创新点：
1、发射机、接收机发射和接收信号带宽可根据驻留波形快速切换，发射和接收频点在5倍频范围内可通过软件无线电的方式快速配置。以往窄带的频率配置方式不适用于软件无线电定义的宽带射频模块，通过合理的中频、射频滤波器组选配，可实现收发射机宽带范围内可动态重构；
2、基于直接数字频率合成器DDS(Direct Digital Synthesis)技术的收发通道捷变频技术。DDS技术的引入使得收发机重构时可按需快速切换所在信道，使得模块可驻留一些需要频率快速切换的波形；
3、数控、模拟自动控制稳幅技术相结合。改善了大动态范围内小信号的接收难点，配合前端可选配射频滤波器组的使用和合理的选择一次中频，有效降低了强信号对弱有用信号的干扰作用。
本发明的有益效益至少包括：
1、设计了一种UV波段宽带可重构收发机，通过软件配置的方式实现了宽带范围内软件定义无线电射频模块的效果，实现了射频通道性能可根据模块所驻留的不同波形选配性能指标，解决了同一模块上实现波形重构的问题。
2、基于DDS技术的收发通道捷变频技术的使用，使得模块能够实现频率快速切换，使模块能支持需要快速跳频的波形使用。
3、实现了UV波段f5～f6宽频段射频信号的接收和发射，能满足UV波段的各种应用。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种UV波段宽带可重构收发机的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种二次变频发射模块框图；
图3为本申请实施例提供的一种超外差接收模块框图；
图4为本申请实施例提供的一种可配置本振源模块框图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式和附图对本申请作进一步详细说明。
相关技术中，软件无线电收发机的针对性较强，适用的场合比较固定和有限，适用灵活性较差。本申请可通过软件无线电重构模块频率、带宽等性能指标，实现模块在不同应用场景下的使用，达到模块通用化、可重构的效果，提高了使用灵活性。
本申请UV波段宽带可重构收发机的原理是通过软件配置的方式实现模块主要性能指标的重构。在发射机部分通过构建本振、中频带宽可配置的二次变频架构，可实现发射机的信号带宽、发射中心频率可配置，同时，通过数控方式实现输出功率可调。在接收机中，也可以通过构建本振、中频带宽可配置的超外差接收机架构，通过AGC和数控结合的方式实现对接收信号的动态范围可控，实现接收机的输出中频信号带宽、接收中心频率可配置。
下面对本申请提供的UV波段宽带可重构收发机进行详细说明，其中的f1～f18均指示的是频率。
图1为本申请提供的一种UV波段宽带可重构收发机的结构示意图，如图1所示，其包括：二次变频发射模块、超外差接收模块和可配置本振源模块，
可配置本振源模块分别与二次变频发射模块和超外差接收模块电连接；
可配置本振源模块用于产生f1的固定频率信号和f2～f3的变频频率信号，给二次变频发射模块和超外差接收模块提供本振源，比如，本实施例中，f1为3125MHz，f2为3280MHz，f3为5500MHz。
二次变频发射模块用于在本振源激励下将不同带宽的f4中频信号进行频谱搬移，得到f5～f6的射频信号，比如，本实施例中，f4为75MHz，f5为80MHz，f6为2300MHz；
超外差接收模块用于在本振源激励下将f5～f6的射频信号进行频谱搬移，得到不同带宽的f4中频信号。
其中，如图2所示，二次变频发射模块，包括依次电连接的可配置中心频率为f4的滤波组件、二次变频发射通道、可选通射频滤波组件和输出端增益调节电路，
可配置中心频率为的f4滤波组件用于不同带宽信号的选择；
二次变频发射通道用于：将f4中频信号和高本振f1高本振混频，实现频谱搬移到f7的高中频上；并对f7的高中频进行滤波放大处理后与f2～f3高本振混频，得到f5～f6的射频信号，比如，本实施例中，f7为3200MHz；
可选通射频滤波组件用于滤除输出的射频信号中谐波杂散；
输出端增益调节电路用于调节f5～f6的射频信号的幅度。
其中，可配置中心频率为的f4滤波组件设置有1dB带宽为BW1、BW2、BW3声表滤波器，通过三选一开关在不同带宽的滤波器之间选择，比如，本实施例中，BW1为0.5MHz，BW2为2MHz，BW3为25MHz。
其中，可选通射频滤波组件为6选通滤波器组和六选一开关，6选通滤波器组包括1dB带宽为f5～f8带通滤波器、1dB带宽为f9～f10带通滤波器、1dB带宽为f11～f12带通滤波器、1dB带宽为f13～f14带通滤波器、1dB带宽为f15～f16带通滤波器和1dB带宽为f17～f6带通滤波器，比如，本实施例中，f8为150MHz，f9为140MHz，f10为260MHz，f11为240MHz，f12为460MHz，f13为440MHz，f14为820MHz，f15为800MHz，f16为1500MHz，f17为1400MHz。
其中，输出端增益调节电路包括耦合器、检波器和电调衰减器，
6选通滤波器组的输出端与耦合器的输入端电连接；耦合器的第一输出端和电调衰减器的输入端电连接，耦合器的第二输出端和检波器的输入端连接，检波器的输出端与电调衰减器的控制端电连接。
其中，如图3所示，超外差接收模块，包括依次电连接的第一超外差接收通道、数控稳幅组件、第二超外差接收通道和输出自动增益控制AGC稳幅组件，
第一超外差接收通道用于将接收到的f5～f6射频信号经过滤波和低噪放放大后与f2～f3频段高本振混频，实现频谱搬移到f7频段的高中频上；
数控稳幅组件用于对f7频段的高中频信号进行稳幅；
第二超外差接收通道用于对f7的高中频信号滤波放大后再与f1高本振混频，得到f4中频信号，并进行滤波放大；
输出AGC稳幅组件用于对f4中频信号进行稳幅输出。
其中，输出AGC稳幅组件包括可配置中心频率为的f4滤波组件，
可配置中心频率为的f4滤波组件设置有1dB带宽为BW1、BW2、BW3三种表滤波器，通过开关在不同带宽的滤波器之间选择。
其中，如图4所示，可配置本振源模块，包括f18温补晶振、四功分器、第一固定本振单元、第二固定本振单元、第一可变本振单元和第二可变本振单元，比如，本实施例中，f18为50MHz；
四功分器用于将f18温补晶振的f18时钟信号功分四路，分别给第一固定本振单元、第二固定本振单元、第一可变本振单元和第二可变本振单元；
第一固定本振单元和第二固定本振单元用于产生f1的固定频率信号；
第一可变本振单元和第二可变本振单元用于产生f2～f3的变频频率信号；
其中，第一固定本振单元和第二固定本振单元均包括由小数分频鉴频鉴相器、环路滤波器和压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator，VCO)组成的锁相环，以及放大器，
锁相环用于产生f1的固定频率信号；
放大器用于对f1的固定频率信号进行放大处理并输出。
其中，第一可变本振单元和第二可变本振单元均包括数字频率合成器DDS和放大器，
数字频率合成器用于f2～f3的变频频率信号；
放大器用于对f2～f3的变频频率信号进行放大处理并输出。
相对于传统收发机，本发明有以下三个主要的技术创新点：
1.发射机、接收机发射和接收信号带宽可根据驻留波形快速切换，发射和接收频点在5倍频范围内可通过软件无线电的方式快速配置。以往窄带的频率配置方式不适用于软件无线电定义的宽带射频模块，通过合理的中频、射频滤波器组选配，可实现收发射机宽带范围内可动态重构；
2.基于DDS技术的收发通道捷变频技术。DDS技术的引入使得收发机重构时可按需快速切换所在信道，使得模块可驻留一些需要频率快速切换的波形；
3.数控、模拟自动控制稳幅技术相结合。改善了大动态范围内小信号的接收难点，配合前端可选配射频滤波器组的使用和合理的选择一次中频，有效降低了强信号对弱有用信号的干扰作用。
以上仅表达了本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，包括：二次变频发射模块、超外差接收模块和可配置本振源模块，
所述可配置本振源模块分别与所述二次变频发射模块和所述超外差接收模块电连接；
所述可配置本振源模块用于产生f1的固定频率信号和f2～f3的变频频率信号，给所述二次变频发射模块和所述超外差接收模块提供本振源；
所述二次变频发射模块用于在本振源激励下将不同带宽的f4中频信号进行频谱搬移，得到f5～f6的射频信号；
所述超外差接收模块用于在本振源激励下将f5～f6的射频信号进行频谱搬移，得到不同带宽的f4中频信号，其中，f1、f2、f3、f4、f5和f6均指示的是频率。
2.根据权利要求1所述的UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，所述二次变频发射模块，包括依次电连接的可配置中心频率为f4的滤波组件、二次变频发射通道、可选通射频滤波组件和输出端增益调节电路，
所述可配置中心频率为f4的滤波组件用于不同带宽信号的选择；
所述二次变频发射通道用于：将f4中频信号和高本振f1高本振混频，实现频谱搬移到f7的高中频上；并对f7的高中频进行滤波放大处理后与f2～f3高本振混频，得到f5～f6的射频信号，其中，f7指示的是频率；
所述可选通射频滤波组件用于滤除输出的射频信号中谐波杂散；
所述输出端增益调节电路用于调节f5～f6的射频信号的幅度。
3.根据权利要求2所述的UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，所述可配置中心频率为f4的滤波组件设置有1dB带宽为BW1、BW2、BW3声表滤波器，通过三选一开关在不同带宽的滤波器之间选择。
4.根据权利要求2所述的UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，所述可选通射频滤波组件为6选通滤波器组和六选一开关，6选通滤波器组包括1dB带宽为f5～f8带通滤波器、1dB带宽为f9～f10带通滤波器、1dB带宽为f11～f12带通滤波器、1dB带宽为f13～f14带通滤波器、1dB带宽为f15～f16带通滤波器和1dB带宽为f17～f6带通滤波器，其中，f8、f9、f10、f11、f12、f13、f14、f15、f16和f17均指示的是频率。
5.根据权利要求2所述的UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，所述输出端增益调节电路包括耦合器、检波器和电调衰减器，
6选通滤波器组的输出端与耦合器的输入端电连接；耦合器的第一输出端和电调衰减器的输入端电连接，耦合器的第二输出端和检波器的输入端连接，检波器的输出端与电调衰减器的控制端电连接。
6.根据权利要求1所述的UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，所述超外差接收模块，包括依次电连接的第一超外差接收通道、数控稳幅组件、第二超外差接收通道和输出自动增益控制AGC(Automatic Generation Control)稳幅组件，
所述第一超外差接收通道用于将接收到的f5～f6射频信号经过滤波和低噪放放大后与f2～f3频段高本振混频，实现频谱搬移到f7频段的高中频上；
所述数控稳幅组件用于对f7频段的高中频信号进行稳幅；
所述第二超外差接收通道用于对f7的高中频信号滤波放大后再与f1高本振混频，得到f4中频信号，并进行滤波放大；
所述输出AGC稳幅组件用于对f4中频信号进行稳幅输出。
7.根据权利要求6所述的UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，所述输出AGC稳幅组件包括可配置中心频率为的f4滤波组件，
所述可配置中心频率为的f4滤波组件设置有1dB带宽为BW1、BW2、BW3三种表滤波器，通过开关在不同带宽的滤波器之间选择。
8.根据权利要求7所述的UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，所述可配置本振源模块，包括f18温补晶振、四功分器、第一固定本振单元、第二固定本振单元、第一可变本振单元和第二可变本振单元，
四功分器用于将f18温补晶振的f18时钟信号功分四路，分别给第一固定本振单元、第二固定本振单元、第一可变本振单元和第二可变本振单元；
第一固定本振单元和第二固定本振单元用于产生f1的固定频率信号；
第一可变本振单元和第二可变本振单元用于产生f2～f3的变频频率信号，其中，f18指示的是频率。
9.根据权利要求8所述的UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，第一固定本振单元和第二固定本振单元均包括由小数分频鉴频鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成的锁相环，以及放大器，
锁相环用于产生f1的固定频率信号；
放大器用于对f1的固定频率信号进行放大处理并输出。
10.根据权利要求8所述的UV波段宽带可重构收发机，其特征在于，第一可变本振单元和第二可变本振单元均包括数字频率合成器和放大器，
数字频率合成器用于f2～f3的变频频率信号；
放大器用于对f2～f3的变频频率信号进行放大处理并输出。
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