CN201234259Y

CN201234259Y - 无线信道测试装置

Info

Publication number: CN201234259Y
Application number: CNU2008200780041U
Authority: CN
Inventors: 郝清涛; 徐松毅; 王斌; 刘丽哲; 陈强辉; 甘启光; 张复; 隋占菊; 李经安; 周现国; 杨坤茹
Original assignee: CETC 54 Research Institute
Current assignee: CETC 54 Research Institute
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2018-07-25

Abstract

本实用新型公开了一种无线信道测试设备，它涉及通信领域中无线信道特性测试的装置。它由调制器、解调器、USB接口单元、电源、10MHz铷钟等部件组成。本实用新型能够测试信道的电平衰落特性、频率相关特性、多径时延和空间相关性等参数的无线信道特性。并且本实用新型设备自动化程度较高，通过USB接口连接计算机，可设置多种工作状态，进行循环测试或单项测试，采集的数据能自动存储在计算机内。本实用新型具有体积小、重量轻、集成化程度高、操作简便等特点，特别适用于对各种地形、气候条件下的无线信道测试设备。

Description

无线信道测试装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域中的一种无线信道测试设备，特别适用于对各种地形、气候条件下作无线信道测试设备。

背景技术

散射通信在通信领域中的作用和优势已经越来越多地被人们所了解并得到了应有的重视。近年来，随着通信技术的发展，散射通信各项技术性能指标得到了很大提高。但由于过去缺少某些散射链路，对于散射电波的传播特性的数据积累较少；因此，亟需了解散射电波的传播特性，为散射设备的改造、研制和使用提供更可靠的技术支持。

发明内容

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种能准确测试无线信道的电平衰落特性、频率相关特性、多径时延和空间相关性等参数的无线信道特征的无线信道测试装置，本实用新型可以根据不同的信道特点设置不同的测试参数，还具有体积小、重量轻、集成化程度高、操作简便等特点；本实用新型采用4种不同的信号形式测试信道的四种特征，。

本实用新型的目的是这样实现的：它由调制器1、解调器2、USB接口3、10MHz铷钟4、电源5组成，其中调制器1中频出端口2、3分别与外接设备中频端口C、D相连；调制器1控制信号入端口1与解调器2出端口3相连；解调器2中频入端口1与外接设备中频端口B相连；解调器2数据出入端口2与USB接口3出入端口2相连；USB接口3出入端口1与相应计算机出入端口A相连；10MHz铷钟4输出端与调制器1、解调器2参考信号端连接，电源5出端+V电压端与各部件相应电源端连接。

本实用新型调制器1包括低中频调制器6、D/A变换器7、本振模块8、混频器9、10、放大器11、12、带通滤波器13、14，其中低中频调制器6的输入端口1脚通过总线与解调器2的输出端口3相连，其输出端口2、3脚分别通过数据总线与D/A变换器7各输入端口1、2脚相连；混频器9、10各输入端口1脚分别通过信号线与D/A变换器7的输出端口3、4脚连接，各入端2脚本振模块8的输出端口1脚相连，各输出端口3脚通过信号线分别与放大器11、12各输入端口1脚相连；放大器11、12各输出端口2脚分别通过信号线与带通滤波器13、14的输入端口1脚相连，带通滤波器13、14输出端口2脚分别通过中频电缆与设备中频出端口C、D相连；低中频调制器6、D/A变换器7、本振模块8、混频器9、10、放大器11、12各入端7脚与电源5出端+V电压端连接、各入端8脚与地端连接。

本实用新型解调器2包括数控衰减器15、LC滤波器16、单片晶体滤波器17、信号切换模块18、放大器19、本振模块20、混频器21、放大器22、A/D变换器23、数字下变频器24、电平检测模块25、多径时延检测模块26、帧同步提取模块27、空间相关性检测模块28、相关带宽检测模块29、检测后数据处理模块30、数控衰减器控制模块31，其中数控衰减器15的输入端口1脚通过电缆与设备中频入端口B相连，输出端口2脚分别与LC滤波器16输入1脚相连；LC滤波器16输出2脚与单片晶体滤波器17输入1脚、信号切换模块18输入2脚相连；信号切换模块18输入1脚与单片晶体滤波器17输出2脚相连，其输出3脚与放大器19输入1脚相连；混频器21的输入端口1、2脚分别通过信号线与放大器19的输出端口2脚、本振模块20的输出端口1脚相连，其输出端口3脚通过信号线与放大器22的输入端口1脚相连；A/D变换器23的输入端口1脚与放大器22的输出端口2脚相连，输出端口2脚通过数据线与数字下变频器24的输入端口1脚相连；数字下变频器24的输出端口2脚分别与电平检测模块25的输入端口1脚、多径时延检测模块26的输入端口1、帧同步提取模块27的输入端口1脚、空间相关性检测模块28的输入端口1脚、相关带宽检测模块29的输入端口1脚相连；帧同步提取模块27的输出端口2脚与空间相关性检测模块28输入端口2脚、相关带宽检测模块29输入端口2脚并连；检测后数据处理模块30输入端口1脚与电平检测模块25输出端口2脚相连，输入端口2脚与多径时延检测模块26输出端口2脚相连，输入端口3脚与空间相关性检测模块28输出端口3脚相连，输入端口4脚与相关带宽检测模块29输出端口3脚相连，其输出端口5脚与数控衰减器控制模块31输入端口1脚相连，入出端口6脚与USB接口3出入端口相连，出端9脚与调制器1入端口1连接；数控衰减器控制模块31输出端口2脚与数控衰减器15输入端口3脚相连；数控衰减器15、信号切换模块18、放大器19、本振模块20、放大器22、A/D变换器23、数字下变频器24、电平检测模块25、多径时延检测模块26、帧同步提取模块27、空间相关性检测模块28、相关带宽检测模块29、检测后数据处理模块30、数控衰减器控制模块31各输入端7脚与电源5出端+V电压端连接、各输入端8脚与地端连接。

本实用新型相比背景技术具有如下优点：

1.本实用新型采用调制器1、解调器2进行无线信道的电平衰落特性、频率相关特性、多径时延和空间相关性特性测试，通过USB接口3与计算机连接处理可以实时显示当前信道特征，并把测试数据存储在计算机上，以便对信道特性进行后续统计处理，获得信道准确的统计特征。

2.本实用新型采用了高稳定度的10MHz铷钟作为参考源，系统频偏可以控制在很小范围之内，检测性能可以达到很高精度。

3.本实用新型的调制器1、解调器2主要部件采用大规模现场可编程器件，可通过配置不同的程序灵活地实现对本装置工作参数的修改，满足不同通信特性要求。

4.本实用新型可以通过USB接口3控制对设备进行参数配置以应用与各种无线信道，适用范围广。

5.本实用新型集成化程度高，利用一个2U高的设备机箱制作，因此体积小，重量轻，性能稳定可靠，可以做到无人值守下工作，维修方便。

附图说明

图1是本实用新型电原理方框图。

图2是本实用新型调制器6实施例的电原理图。

图3是本实用新型解调器11实施例的电原理图。

具体实施方式

参照图1至图3，本实用新型由调制器1、解调器2、USB接口3、10MHz铷钟4、电源5组成，图1是本实用新型的电原理方框图，实施例按图1连接线路。

本实用新型调制器1的作用是产生无线信道测试所需的各种信号(单频信号、扩频信号、慢跳频信号)并搬移到70MHz。调制器1由低中频调制器6、D/A变换器7、本振模块8、混频器9、10、放大器11、12和带通滤波器13、14组成，图2是本实用新型调制器1的电原理图，实施例按图2连接线路。低中频调制器6根据计算机控制产生四种不同的低中频数字信号，经D/A变换器7后转换为模拟信号，并在混频器9、10中与本振模块8所产生的本振信号进行混频得到中频为70MHz的调制信号，该中频调制信号再通过放大器11、12、带通滤波器13、14进行带通滤波和放大后与设备中频输出相连的C、D端进行发送。实施例低中频调制器6采用美国Altera公司生产的Cyclone II系列数字现场可编程芯片EP2C8制作；D/A变换器7采用美国AD公司生产的AD9763芯片制作；本振模块8采用美国Silicon Laboratories公司生产的SI4133芯片制作；混频器9、10采用成都亚光公司生产的HSB-3混频器制作；带通滤波器13、14采用电子科技集团第13研究所生产的6MB/E-70/U20-22制作；放大器11、12采用美国MINI公司生产的ERA-3SM放大器制作。

本实用新型解调器2的作用是对接收的信号进行数字处理，得出表征信道特征的数据送与USB接口单元3。它由数控衰减器15、LC滤波器16、单片晶体滤波器17、信号切换模块18、放大器19、本振模块20、混频器21、放大器22、A/D变换器23、数字下变频器24、电平检测模块25、多径时延检测模块26、帧同步提取模块27、空间相关性检测模块28、相关带宽检测模块29、检测后数据处理模块30、数控衰减器控制模块31组成，图3是本实用新型解调器2的电原理图，实施例按图3连接线路。图3中设备中频入端口B信号输入数控衰减器15，输出幅度相对稳定的中频信号，然后经过LC滤波器16、单片晶体滤波器17、信号切换模块18、放大器19、本振模块20、混频器21、放大器22、A/D变换器23后输入数字下变频器24进行数字处理。数字处理主要分四部分，电平检测是通过窄带滤波器后检波的方式检测出信号电平；多径时延测试是通过对直扩信号的匹配滤波处理得出相关峰信息，由计算机得出相关参数；空间相关性检测、相关带宽检测原理相似，均是对接收的跳频信号首先解跳，然后对每一种频率的信号进行电平分析，得出信道各频率点的电平信息，通过计算机计算出相应参数。实施例数控衰减器15采用M/A-COM公司的AT65-0106芯片制作；LC滤波器采用电子科技集团第13研究所生产的6MB/E-70/U20-22制作；单片晶体滤波器17采用北京晨晶公司生产的S69M7.5A制作；信号切换模块18采用Hittite Microwave公司生产的HMC349制作；放大器19采用MINI公司生产的MAR-8SM制作；本振模块20采用美国Silicon Laboratories公司生产的SI4133芯片制作；混频器21采用成都亚光公司生产的HSB-3混频器制作；放大器22采用MINI公司生产的ERA-5SM制作；A/D变换器23采用美国AD公司生产的AD9218芯片制作；数字下变频器24、电平检测模块25、多径时延检测模块26、帧同步提取模块27、空间相关性检测模块28、相关带宽检测模块29、检测后数据处理模块30、数控衰减器控制模块31采用一块美国Altera公司生产的StratixII系列数字现场可编程器件EP2S60芯片制作。

本实用新型USB接口3的作用是进行设备与计算机的有效数据传输，实施例采用CYC68013制作，兼容USB2.0、USB1.1。

10MHz铷钟4作用是为调制器1、解调器2提供高稳定的10MHz参考源，实施例采用法国TEMEX公司的10MHz铷钟制作。

本实用新型电源5作用是提供各部件的直流工作电压，实施例采用市售通用集成稳压直流电源模块制作，其输出+V电压为+12V。

本实用新型工作原理如下：

本装置处于电平检测状态时，调制器1发送70MHz的单频信号，接收信号经过数控衰减器15、LC滤波器16、单片晶体滤波器17、信号切换模块18、放大器19、本振模块20、混频器21、放大器22、A/D变换器23后进行数字处理，在电平检测模块25内进行电平检测，检测出信号电平强度，输入至检测后数据处理模块30，一方面去控制数控衰减器15，一方面通过USB接口送与计算机进行处理，计算出信号均值电平、中值电平、衰落幅度、衰落速率及衰落深度，同时把相关数据存储在计算机内。本装置处于多径时延测试状态时，调制器1发送中心频率为70MHz的直接序列扩频信号，接收信号经过数控衰减器15、LC滤波器16、信号切换模块18、放大器19、本振模块20、混频器21、放大器22、A/D变换器23后进行数字处理，经过数字下变频24后，输出两路正交的基带信号进入多径时延检测模块26，在此模块内对数据进行匹配滤波，取模等处理后输出相关峰，然后输入至检测后数据处理模块30，一方面去控制数控衰减器15，一方面经过USB接口3传送给计算机，计算出多径时延数据，并描绘出多径时延功率普、多径概率分布图。本装置处于空间相关性测试时，调制器1发送中心频率为70MHz的慢跳频信号，接收信号经过数控衰减器15、LC滤波器16、信号切换模块18、放大器19、本振模块20、混频器21、放大器22、A/D变换器23后进行数字处理，经过数字下变频24后，通过帧同步提取模块25提取出帧同步信号，送与空间相关性检测模块26，在此模块内经过取模、滤波等数字处理后输出检测信息，然后输入至检测后数据处理模块30，一方面去控制数控衰减器15，一方面经过USB接口3传送给计算机，计算出空间相关性系数。本装置处于相关带宽测试时，调制器1发送中心频率为70MHz的慢跳频信号，接收信号经过数控衰减器15、LC滤波器16、信号切换模块18、放大器19、本振模块20、混频器21、放大器22、A/D变换器23后进行数字处理，经过数字下变频24后，通过帧同步提取模块25提取出帧同步信号，送与空间相关性检测模块26，在此模块内经过取模、滤波等数字处理后输出检测信息，然后输入至检测后数据处理模块30，一方面去控制数控衰减器15，一方面经过USB接口3传送给计算机，计算出相关带宽。

本实用新型安装结构如下：所有电路器件按图1至图3连接线路。它们结构形式为四块印制板，长、宽分别为200×140mm、160×140mm、300×130mm、150×80mm，安装在一个长、宽、高为483×420×89mm的设备机箱内，在机箱的前面板上安装电源开关及工作状态指示灯，在后面板上安装USB接口插座A，中频入插座B，中频出插座C、D，组装成本实用新型。

Claims

1.一种无线信道测试设备，它包括USB接口(3)、10MHz铷钟(4)、电源(5)，其特征在于：还包括调制器(1)、解调器(2)，其中调制器(1)中频出端口2、3分别与外接设备中频端口C、D相连；调制器(1)控制信号入端口1与解调器(2)出端口3相连；解调器(2)中频入端口1与外接设备中频端口B相连；解调器(2)数据出入端口2与USB接口(3)出入端口2相连；USB接口(3)出入端口1与相应计算机出入端口A相连；10MHz铷钟(4)输出端与调制器(1)、解调器(2)参考信号端连接，电源(5)出端+V电压端与各部件相应电源端连接。

2.根据权利要求1所述的无线信道测试设备，其特征在于：调制器(1)包括低中频调制器(6)、D/A变换器(7)、本振模块(8)、混频器(9、10)、放大器(11、12)、带通滤波器(13、14)，其中低中频调制器(6)的输入端口1脚通过总线与解调器(2)的输出端口3相连，其输出端口2、3脚分别通过数据总线与D/A变换器(7)各输入端口1、2脚相连；混频器(9、10)各输入端口1脚分别通过信号线与D/A变换器(7)的输出端口3、4脚连接，各入端2脚本振模块(8)的输出端口1脚相连，各输出端口3脚通过信号线分别与放大器(11、12)各输入端口1脚相连；放大器(11、12)各输出端口2脚分别通过信号线与带通滤波器(13、14)的输入端口1脚相连，带通滤波器(13、14)输出端口2脚分别通过中频电缆与设备中频出端口C、D相连；低中频调制器(6)、D/A变换器(7)、本振模块(8)、混频器(9、10)、放大器(11、12)各入端7脚与电源(5)出端+V电压端连接、各入端8脚与地端连接。

3.根据权利要求1或2所述的无线信道测试设备，其特征在于：解调器(2)包括数控衰减器(15)、LC滤波器(16)、单片晶体滤波器(17)、信号切换模块(18)、放大器(19)、本振模块(20)、混频器(21)、放大器(22)、A/D变换器(23)、数字下变频器(24)、电平检测模块(25)、多径时延检测模块(26)、帧同步提取模块(27)、空间相关性检测模块(28)、相关带宽检测模块(29)、检测后数据处理模块(30)、数控衰减器控制模块(31)，其中数控衰减器(15)的输入端口1脚通过电缆与设备中频入端口B相连，输出端口2脚分别与LC滤波器(16)输入1脚相连；LC滤波器(16)输出2脚与单片晶体滤波器(17)输入1脚、信号切换模块(18)输入2脚相连；信号切换模块(18)输入1脚与单片晶体滤波器(17)输出2脚相连，其输出3脚与放大器(19)输入1脚相连；混频器(21)的输入端口1、2脚分别通过信号线与放大器(19)的输出端口2脚、本振模块(20)的输出端口1脚相连，其输出端口3脚通过信号线与放大器(22)的输入端口1脚相连；A/D变换器(23)的输入端口1脚与放大器(22)的输出端口2脚相连，输出端口2脚通过数据线与数字下变频器(24)的输入端口1脚相连；数字下变频器(24)的输出端口2脚分别与电平检测模块(25)的输入端口1脚、多径时延检测模块(26)的输入端口1、帧同步提取模块(27)的输入端口1脚、空间相关性检测模块(28)的输入端口1脚、相关带宽检测模块(29)的输入端口1脚相连；帧同步提取模块(27)的输出端口2脚与空间相关性检测模块(28)输入端口2脚、相关带宽检测模块(29)输入端口2脚并连；检测后数据处理模块(30)输入端口1脚与电平检测模块(25)输出端口2脚相连，输入端口2脚与多径时延检测模块(26)输出端口2脚相连，输入端口3脚与空间相关性检测模块(28)输出端口3脚相连，输入端口4脚与相关带宽检测模块(29)输出端口3脚相连，其输出端口5脚与数控衰减器控制模块(31)输入端口1脚相连，入出端口6脚与USB接口(3)出入端口相连，出端9脚与调制器(1)入端口1连接；数控衰减器控制模块(31)输出端口2脚与数控衰减器(15)输入端口3脚相连；数控衰减器(15)、信号切换模块(18)、放大器(19)、本振模块(20)、放大器(22)、A/D变换器(23)、数字下变频器(24)、电平检测模块(25)、多径时延检测模块(26)、帧同步提取模块(27)、空间相关性检测模块(28)、相关带宽检测模块(29)、检测后数据处理模块(30)、数控衰减器控制模块(31)各输入端7脚与电源(5)出端+V电压端连接、各输入端8脚与地端连接。