CN113972924B - 一种便携式短波直采接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种便携式短波直采接收机，包括：射频接收模块、信号单元和电源模块。所述射频接收模块用于接收射频信号，并对射频信号进行滤波、放大、谐波消除处理，生成模拟信号；所述信号采集处理模块用于接收模拟信号，并对模拟信号进行窄带DDC、模拟解调、宽带DDC、全频段频谱和信号检测处理，生成数字信号；所述信号传输控制模块用于接收数字信号，并对数字信号中的宽带DDC数据进行落盘处理，并对数字信号中的窄带DDC数据和频谱数据进行组帧后向外输出。本发明创造所述的一种便携式短波直采接收机，能够实现全频段数据的同步采集，并方便用户进行携带。

Description

一种便携式短波直采接收机
技术领域
本发明创造属于通信技术领域，尤其是涉及一种便携式短波直采接收机。
背景技术
短波接收机是指用于接收短波波段无线信号的设备。近年来，随着短波通信技术的高速发展，人们对短波接收设备提出了越来越高的要求。传统短波接收机的设备集成化程度不高，在进行工作时，需要依赖变频、滤波、组帧等辅助设备才能实现全频段数据的同步采集和处理，因此会导致设备的整体体积增大，从而无法满足实际使用过程中的便携需求。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种便携式短波直采接收机，以解决上述技术问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种便携式短波直采接收机，包括：射频接收模块、信号单元和电源模块，所述电源模块分别与射频接收模块和信号单元电连接，且所述信号单元包括信号采集处理模块和信号传输控制模块，所述信号采集处理模块与射频接收模块通信连接，所述信号传输控制模块与信号采集处理模块通信连接；所述射频接收模块用于接收射频信号，并对射频信号进行滤波、放大、谐波消除处理，生成模拟信号；所述信号采集处理模块用于接收模拟信号，并对模拟信号进行窄带DDC、模拟解调、宽带DDC、全频段频谱和信号检测处理，生成数字信号；所述信号传输控制模块用于接收数字信号，并对数字信号中的宽带DDC数据进行落盘处理，并对数字信号中的窄带DDC数据和频谱数据进行组帧后向外输出。
进一步的，所述电源模块用于对外部输入的电源进行滤波处理，并输出DC12V和/或DC5V的电能。
进一步的，所述射频接收模块内部设有衰减模块，所述模拟信号经衰减模块处理后进入信号采集处理模块。
进一步的，所述射频模块包括顺次相连的低通滤波器、AGC/MGC增益控制器和谐波消除器；所述谐波消除器包括第一巴伦和第二巴伦，在第一巴伦和第二巴伦之间设有两个前反馈放大器，且通过第二巴伦能对两个所述前反馈放大器产生的信号进行谐波消除处理。
进一步的，所述信号采集处理模块包括：AD转换芯片、时钟管理芯片和第一FPGA芯片；所述时钟管理芯片用于接收外部时频统一设备的标频输入信号，并向AD转换芯片发送时码信号；所述AD转换芯片用于接收来自射频接收模块的模拟信号，并结合时码信号将模拟信号转化为数字信号；所述第一FPGA芯片用于接收AD转换芯片生成的数字信号，并对数字信号进行窄带DDC处理、模拟解调处理、宽带DDC处理、全频段频谱处理和信号检测处理。
进一步的，所述信号传输控制模块包括第二FPGA芯片和SSD硬盘，所述SSD硬盘与第二FPGA芯片相连，且第二FPGA芯片通过FMC连接器与第一FPGA芯片相连，通过第二FPGA芯片能将宽带DDC数据落盘存储于SSD硬盘内部，并能结合时码信号将窄带DDC数据和频谱数据进行同步组帧。
进一步的，所述第二FPGA芯片上设有千兆网接口，所述信号传输控制模块通过千兆网接口与外部增强处理设备相连。
进一步的，所述短波直采接收机包括外置GPS/BD模块，所述外置GPS/BD模块向信号采集处理模块发送数字时标信号。
进一步的，所述短波直采接收机还包括箱体，所述射频接收模块、信号单元和电源模块均置于箱体内部，且在射频接收模块和电源模块上均设有微型风机。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种便携式短波直采接收机具有以下优势：
本发明创造所述的一种便携式短波直采接收机，具有灵敏度高、动态范围高、低功耗、重量轻、存储容量高以及方便携带的特点。能够实现窄带DDC、宽带DDC、全频段频谱数据直采、数据落盘存储等功能，因此能够充分满足用户的实际使用需要。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的短波直采接收机的设备原理图；
图2为本发明创造实施例所述的短波直采接收机的结构示意图；
图3为本发明创造实施例所述的射频接收模块的工作原理图；
图4为本发明创造实施例所述的信号单元的工作原理图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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创造和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种便携式短波直采接收机，用于接收并处理短波波段无线信号。如图1-图4所示，包括：射频接收模块、信号单元和电源模块，其中电源模块分别与射频接收模块和信号单元电连接，且所述信号单元包括信号采集处理模块和信号传输控制模块，所述信号采集处理模块与射频接收模块通信连接，所述信号传输控制模块与信号采集处理模块通信连接。
所述电源模块内部可设有电源滤波器，在进行使用时，外部输入电源经过电源滤波器后，能为电源模块提供稳定干净的供电，以使得电源模块输出DC12V和/或DC5V的电能，从而为射频接收模块和信号单元提供稳定可靠的电源供给。
所述射频接收模块用于接收射频信号，通过射频接收模块能对射频信号进行滤波、放大、谐波消除处理，从而生成模拟信号。附图3为射频接收模块的工作原理图，如图所示，在本实施例中射频模块包括顺次相连的低通滤波器、AGC/MGC增益控制器和谐波消除器。
具体的，所述低通滤波器(LPF)能够对接收到的射频信号进行过滤，从而使低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信号则或被阻隔或减弱。当射频接收模块通过天线对短波波段的无线信号进行直采时，低通滤波器能对直采信号进行滤波，从而方便进行后续处理。所述AGC/MGC增益控制器内部包括两个继电器开关，工作人员可通过继电器开关调整AGC/MGC增益控制器的工作模式，从而使射频接收模块进入自动增益控制或手动增益控制状态。所述谐波消除器包括第一巴伦和第二巴伦，在第一巴伦和第二巴伦之间设有两个前反馈放大器。在进行工作时，第一巴伦能使射频接收模块完成30dB范围的MGC的控制，随后经前反馈放大器对信号进行放大，最终由第二巴伦对信号放大产生的谐波进行消除，避免信号产生畸变。
可选的，本实施例中所述的射频接收模块内部设有衰减模块，所述射频接收模块产生的模拟信号在经过受控的衰减模块后才能进入信号单元内部。通过衰减模块能对射频信号的信号电平进行优化处理，避免射频信号携带过大的功率余量，从而对后续模块中的敏感组件进行保护。
所述信号采集处理模块用于接收模拟信号，并对模拟信号进行窄带DDC、模拟解调、宽带DDC、全频段频谱和信号检测处理，生成数字信号。由于窄带DDC和宽带DDC要求支持带宽和中心频点可配，且带宽不同、频点任意，无法合并设计，因此如图4所示，信号采集处理过程可分为为两路，一路为窄带DDC和模拟解调，一路为宽带DDC、全频段频谱数据处理和信号检测。
可选的，所述信号采集处理模块包括：AD转换芯片、时钟管理芯片和第一FPGA芯片。其中时钟管理芯片用于接收外部时频统一设备的标频输入信号，并向AD转换芯片发送时码信号。相应的，短波直采接收机包括外置GPS/BD模块，工作人员可根据实际情况，通过外置GPS/BD模块向本设备输入时频统一设备输出的数字差分时码信号，在进行差分转单端后，将信号送入FPGA内，由解码程序模块负责解码，最后得到时间信息用于与数据进行同步组帧输出。
所述AD转换芯片用于接收来自射频接收模块的模拟信号，并结合时码信号将模拟信号转化为数字信号。所述第一FPGA芯片可选用V7-FPGA，通过第一FPGA芯片能接收AD转换芯片生成的数字信号，并对数字信号进行64路窄带DDC处理、模拟解调处理、57路宽带DDC处理、全频段频谱数据处理和信号检测处理。
所述信号传输控制模块用于接收数字信号，并对数字信号中的宽带DDC数据进行落盘处理，并对数字信号中的窄带DDC数据和频谱数据进行组帧后向外输出。
所述信号传输控制模块包括第二FPGA芯片和SSD硬盘，其中SSD硬盘与第二FPGA芯片相连，且第二FPGA芯片通过FMC连接器与第一FPGA芯片相连。所述第二FPGA可选用Z7-FPGA，通过第二FPGA芯片能将宽带DDC数据落盘存储于SSD硬盘内部，并能结合时码信号将窄带DDC数据和频谱数据进行同步组帧。为方便信号传输控制模块进行数据外传，同时便于工作人员对本设备进行远程控制，在第二FPGA芯片上设有千兆网接口，所述信号传输控制模块通过千兆网接口与外部增强处理设备相连。在进行使用时，控制命令和设备状态信息设计通过千兆网接口进行传输，上位机软件下发的命令通过千兆网传输到各个功能模块，从而实现网络参数设置、DDC参数设置、自检信息上传、AGC和MGC参数下发等功能。
附图2为本短波直采接收机的设备结构示意图，如图所示，为提高短波直采接收机的便携性，所述短波直采接收机还包括箱体，所述射频接收模块、信号单元和电源模块均置于箱体内部，且在射频接收模块和电源模块上均设有微型风机。
在进行设计加工时，箱体可选用小型化便携式结构设计，设计尺寸为210mm*300mm*40mm，箱体材料选用防锈铝6063-T6，能够满足模块机械应力指标要求。箱体表面处理为本色导电氧化，从而使本装置具有良好的抗腐蚀，抗霉菌能力。
此外，在箱体上还应设有电源输入接口(航插)、电源开关、千兆接口(RJ45)、数字时标接口(航插)、10MHz标频输入接口(SMA)和天线输入接口(SMA)等接口，从而方便工作人员实现线路连接。
下面对上述方案的效果进行说明：
本实施例提供了一种便携式短波直采接收机，具有灵敏度高、动态范围高、低功耗、重量轻、存储容量高以及方便携带的特点。能够实现窄带DDC、宽带DDC、全频段频谱数据直采、数据落盘存储等功能，因此能够充分满足用户的实际使用需要。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种便携式短波直采接收机，其特征在于包括：射频接收模块、信号单元和电源模块，所述电源模块分别与射频接收模块和信号单元电连接，且所述信号单元包括信号采集处理模块和信号传输控制模块，所述信号采集处理模块与射频接收模块通信连接，所述信号传输控制模块与信号采集处理模块通信连接；所述射频接收模块用于接收射频信号，并对射频信号进行滤波、放大、谐波消除处理，生成模拟信号；所述信号采集处理模块用于接收模拟信号，并对模拟信号进行窄带DDC、模拟解调、宽带DDC、全频段频谱和信号检测处理，生成数字信号；所述信号采集处理模块包括：AD转换芯片、时钟管理芯片和第一FPGA芯片；所述时钟管理芯片用于接收外部时频统一设备的标频输入信号，并向AD转换芯片发送时码信号；所述AD转换芯片用于接收来自射频接收模块的模拟信号，并结合时码信号将模拟信号转化为数字信号；所述第一FPGA芯片用于接收AD转换芯片生成的数字信号，并对数字信号进行窄带DDC处理、模拟解调处理、宽带DDC处理、全频段频谱处理和信号检测处理；所述信号传输控制模块用于接收数字信号，并对数字信号中的宽带DDC数据进行落盘处理，并对数字信号中的窄带DDC数据和频谱数据进行组帧后向外输出；所述信号传输控制模块包括第二FPGA芯片和SSD硬盘，所述SSD硬盘与第二FPGA芯片相连，且第二FPGA芯片通过FMC连接器与第一FPGA芯片相连，通过第二FPGA芯片能将宽带DDC数据落盘存储于SSD硬盘内部，并能结合时码信号将窄带DDC数据和频谱数据进行同步组帧。
2.根据权利要求1所述的一种便携式短波直采接收机，其特征在于：所述电源模块用于对外部输入的电源进行滤波处理，并输出DC12V和/或DC5V的电能。
3.根据权利要求1所述的一种便携式短波直采接收机，其特征在于：所述射频接收模块内部设有衰减模块，所述模拟信号经衰减模块处理后进入信号采集处理模块。
4.根据权利要求1所述的一种便携式短波直采接收机，其特征在于：所述射频接收模块包括顺次相连的低通滤波器、AGC/MGC增益控制器和谐波消除器；所述谐波消除器包括第一巴伦和第二巴伦，在第一巴伦和第二巴伦之间设有两个前反馈放大器，且通过第二巴伦能对两个所述前反馈放大器产生的信号进行谐波消除处理。
5.根据权利要求1所述的一种便携式短波直采接收机，其特征在于：所述第二FPGA芯片上设有千兆网接口，所述信号传输控制模块通过千兆网接口与外部增强处理设备相连。
6.根据权利要求1所述的一种便携式短波直采接收机，其特征在于：所述短波直采接收机包括外置GPS/BD模块，所述外置GPS/BD模块向信号采集处理模块发送数字时标信号。
7.根据权利要求1所述的一种便携式短波直采接收机，其特征在于：所述短波直采接收机还包括箱体，所述射频接收模块、信号单元和电源模块均置于箱体内部，且在射频接收模块和电源模块上均设有微型风机。
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