CN114142915A - L频段信号侦察处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了L频段信号侦察处理装置，具体涉及卫星移动通信技术领域，包括微波链路单元、信号处理单元、数据处理单元和交换单元；信号处理单元主要实现对输入信号的AD采集及信号处理过程、以及高速数据导出、北斗信号解析和系统参考时钟产生；数据处理单元主要实现对基带处理数据进行提取、调制方式识别等处理；交换单元负责采样信号数据的交互。本发明光纤传输不受电磁、雷电等干扰，直接的光调制让信号的相位失真几乎可以忽略，群延时大为减小，信号的误码率得以降低，系统的稳定性、安全性、可靠性均可得到有效提高。
Description
技术领域
本发明涉及卫星移动通信技术领域，具体为L频段信号侦察处理装置。
背景技术
卫星移动通信具有覆盖区域大、通信距离远、应用范围广、通信机动灵活、线路稳定可靠等优点，已成为通信业务的一个重要发展方向；L频段具有频率高、频带宽的特点，常作为卫星的下行信号经过高频头降额处理后输出的卫星信号，被广泛用于卫星导航系统中；根据IEEE 521-2002标准，L波段是指频率在1-2GHz的无线电波波段，由于其具有频率高、频段宽的特点，对L频段的信号的接收、解调等需要高性能的硬件平台；另外，传统的L频段传输方式具有电缆传输和光纤传输两种方式；最传统的传输方式，也是大多数卫星接收系统使用的方式，就是用同轴电缆将卫星高频头(LNB)与卫星接收机直接相连的电缆传输方式，电缆的高频衰耗特性决定了L波段信号经电缆传输使用RG11以上的粗缆不宜超过100米；且L波段信号电缆传输方式中高频头的供电是由卫星接收机提供。
现有技术中的L频段信号侦察处理装置存在以下问题：
1、现有的L波段信号接收和解调平台，误码率高，反应速度慢，采样精度低信号易变形等问题；
2、这种供电方式容易因浪涌雷击而造成机房内接收机的毁坏，也容易因供电接收机的故障而引起LNB不工作；系统稳定性、安全性，以及信号误码率均不够理想；为此，我们提出L频段信号侦察处理装置用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供L频段信号侦察处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：L频段信号侦察处理装置，包括微波链路单元、信号处理单元、数据处理单元和交换单元；
信号处理单元主要实现对输入信号的AD采集及信号处理过程、以及高速数据导出、北斗信号解析和系统参考时钟产生；
数据处理单元主要实现对基带处理数据进行提取、调制方式识别等处理；交换单元负责采样信号数据的交互。
优选地，所述信号处理单元包括信号处理模块，以高性能AD和FPGA为信号处理核心器件，以Aurora高速总线实现对外数据传输，满足软件无线电高性能平台架构，支持对外硬件图形化抽象，形成各种模块化的抽象组件嵌入到Qubik开发环境中，支持高速集成化数字信号处理二次开发。
优选地，所述信号处理单元采用高速AD宽带处理方式对信号所有频点进行整体采集和回放，能精确保证各频点之间的信号细微特征与原始信号保持一致，信号采集频点、带宽等参数通过显示控制单元进行配置。
优选地，所述数据处理单元包括单板机，在信号处理的基础上，对数据进行解包、提取等处理，最终将处理结果进行显示，显示控制单元包括控制模块和模型软件模块，控制模块的功能是接收模型软件的控制指令，然后传递给每个板卡的控制电路，进一步实现对系统可控器件的控制，满足实时性要求。
优选地，所述数据处理单元包括控制模块和模型软件模块，控制模块的功能是接收模型软件的控制指令，然后传递给每个板卡的控制电路，进一步实现对系统可控器件的控制，满足实时性要求，主机采用全交换架构，所述主机设置为HQC6S_SW_V7COME型，微波链路单元中每个模块都有一个数字控制电路，其共同构成控制模块。
优选地，所述模型软件模块采用上位机完成软件界面和模型实时计算的功能，软件通过PCIE完成板卡扫描、程序烧写、数据分发、参数下载及状态获取等功能。
优选地，所述交换单元实现控制层PCIE接口、数据层Aurora接口，自定义LVDS信号的交互，交换单元集成导航授时功能模块，PCIE接口上游接入数据处理单元，经由交换单元PCIE的PCIE交换芯片，访问信号处理模块、参考时钟模块和微波链路单元。
优选地，所述微波链路单元实现将高频信号下变频到中频，供信号处理单元进行采集的功能，上游接入天线雷达接收到的卫星信号，通过微波控制板控制微波组件，实现下变频的功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明采用了两片第八代FPGA配合一片第七代FPGA共同组成了超高性能的信号处理平台，另外配有16通道600M带宽的高精度14bitAD采样,系统内部数据传输使用高达10Gbps线速率的Auraro协议，在保证超低误码率的同时，大大提高了反应速度和采样精度；
2、本发明光纤传输不受电磁、雷电等干扰，直接的光调制让信号的相位失真几乎可以忽略，群延时大为减小，信号的误码率得以降低，系统的稳定性、安全性、可靠性均可得到有效提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的信号采集系统组成框图。
图2为本发明的系统数据流原理框图。
图3为本发明的系统时钟同步和时间戳传递原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1-3所示，本发明提供了L频段信号侦察处理装置，包括微波链路单元、信号处理单元、数据处理单元和交换单元，信号处理单元主要实现对输入信号的AD采集及信号处理过程、以及高速数据导出、北斗信号解析和系统参考时钟产生；由HQGF_CPCIV7与HQSTACK4_AD8CHJ600M组成。以高性能AD和FPGA为信号处理核心器件，以Aurora高速总线实现对外数据传输，满足软件无线电高性能平台架构，支持对外硬件图形化抽象，形成各种模块化的抽象组件嵌入到Qubik开发环境中，支持高速集成化数字信号处理二次开发；数据处理单元主要实现对基带处理数据进行提取、调制方式识别等处理；交换单元负责采样信号数据的交互。
进一步的，数据处理单元由单板机(HQC6S_SC_X86V3)实现，在信号处理的基础上，对数据进行解包、提取等处理，最终将处理结果进行显示；显示控制单元包括控制模块和模型软件模块；控制模块的功能是接收模型软件的控制指令，然后传递给每个板卡的控制电路，进一步实现对系统可控器件的控制，满足实时性要求。
进一步的，数据处理单元实现控制模块和模型软件模块；控制模块的功能是接收模型软件的控制指令，然后传递给每个板卡的控制电路，进一步实现对系统可控器件的控制，满足实时性要求；主机采用全交换架构，由型号为HQC6S_SW_V7COME的交换板完成主机内所有模块的数据、指令和同步信息的交互；微波链路单元中每个模块都有一个数字控制电路，其共同构成控制模块。
进一步的，模型软件模块采用上位机完成软件界面和模型实时计算的功能；软件通过PCIE完成板卡扫描、程序烧写、数据分发、参数下载及状态获取等功能。
进一步的，交换单元实现控制层PCIE接口、数据层Aurora接口，自定义LVDS信号的交互；交换单元集成导航授时功能模块；PCIE接口上游接入数据处理单元，经由交换单元PCIE的PCIE交换芯片，访问信号处理模块、参考时钟模块和微波链路单元。
进一步的，微波链路单元实现将高频信号下变频到中频，供信号处理单元进行采集的功能，上游接入天线雷达接收到的卫星信号，通过微波控制板控制微波组件，实现下变频的功能，微波链路单元实现将数字信号转换为光信号的功能，使得系统可以通过光纤将处理后的信数据传输发送和接收；信号传输单元需要信号处理模块配合HQSTACK4_DQSFP使用，以FPGA为信号中转和处理核心，通过光电转换模块HQSTACK4_DQSFP将数字信号转换为光信号。
工作原理：该系统包括信号处理单元、数据处理单元(单板机)、交换单元等3部分，信号处理单元主要实现对输入信号的AD采集及信号处理过程、以及高速数据导出、北斗信号解析和系统参考时钟产生，数据处理模块主要实现对基带处理数据进行提取、调制方式识别等处理。交换模块负责采样信号数据的交互；为了满足对L频段(950～2150MHz)信号进行采集，通过微波链路单元中的微波下变频模块将高频信号下变频到中频，供信号处理单元进行采集；参考时钟模块完成时统信号的接入，并给射频下变频模块和ADC模块提供参考时钟，数据处理单元完成信号调制方式识别。交换模块负责数据流的交互。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.L频段信号侦察处理装置，其特征在于，包括微波链路单元、信号处理单元、数据处理单元和交换单元；
信号处理单元主要实现对输入信号的AD采集及信号处理过程、以及高速数据导出、北斗信号解析和系统参考时钟产生；
数据处理单元主要实现对基带处理数据进行提取、调制方式识别等处理；
交换单元负责采样信号数据的交互。
2.如权利要求1所述的L频段信号侦察处理装置，其特征在于，所述信号处理单元包括信号处理模块；
以高性能AD和FPGA为信号处理核心器件，以Aurora高速总线实现对外数据传输，满足软件无线电高性能平台架构，支持对外硬件图形化抽象，形成各种模块化的抽象组件嵌入到Qubik开发环境中，支持高速集成化数字信号处理二次开发。
3.如权利要求2所述的L频段信号侦察处理装置，其特征在于，所述信号处理单元采用高速AD宽带处理方式对信号所有频点进行整体采集和回放，能精确保证各频点之间的信号细微特征与原始信号保持一致，信号采集频点、带宽等参数通过显示控制单元进行配置。
4.如权利要求1所述的L频段信号侦察处理装置，其特征在于，所述数据处理单元包括单板机；
在信号处理的基础上，对数据进行解包、提取等处理，最终将处理结果进行显示，显示控制单元包括控制模块和模型软件模块，控制模块的功能是接收模型软件的控制指令，然后传递给每个板卡的控制电路，进一步实现对系统可控器件的控制，满足实时性要求。
5.如权利要求4所述的L频段信号侦察处理装置，其特征在于，所述数据处理单元包括控制模块和模型软件模块；
控制模块的功能是接收模型软件的控制指令，然后传递给每个板卡的控制电路，进一步实现对系统可控器件的控制，满足实时性要求，主机采用全交换架构，所述主机设置为HQC6S_SW_V7COME型，微波链路单元中每个模块都有一个数字控制电路，其共同构成控制模块。
6.如权利要求5所述的L频段信号侦察处理装置，其特征在于，所述模型软件模块采用上位机完成软件界面和模型实时计算的功能，软件通过PCIE完成板卡扫描、程序烧写、数据分发、参数下载及状态获取等功能。
7.如权利要求1所述的L频段信号侦察处理装置，其特征在于，所述交换单元实现控制层PCIE接口、数据层Aurora接口，自定义LVDS信号的交互，交换单元集成导航授时功能模块，PCIE接口上游接入数据处理单元，经由交换单元PCIE的PCIE交换芯片，访问信号处理模块、参考时钟模块和微波链路单元。
8.如权利要求1所述的L频段信号侦察处理装置，其特征在于，所述微波链路单元实现将高频信号下变频到中频，供信号处理单元进行采集的功能，上游接入天线雷达接收到的卫星信号，通过微波控制板控制微波组件，实现下变频的功能。
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