CN201533308U - 中长波数字扩频通信机 - Google Patents

Abstract

一种中长波数字扩频通信机，其主机4内设置有扩频系统，扩频系统由扩频处理器、数字信号处理器、声码化处理器及A/D转换器组成；A/D转换器的输入端接天线调谐盒2的信号输出端，A/D转换器的输出端接扩频处理器的数字信号输入端，扩频处理器的数据端口分别接数字信号处理器、控制器3及声码化处理器的数据端口，数字信号处理器的控制端口接声码化处理器的数据端口；扩频处理器的射频信号输出端接天线调谐盒2的信号输入端。本实用新型采用半双工工作方式，可在不提高发射功率的情况下，解决因干扰不能进行正常通信的问题。可进行数据通信和话音通信，具有优良的抗干扰性能，使用简单方便。

Description

中长波数字扩频通信机

技术领域

本实用新型涉及一种中长波数字扩频通信机，适用于特殊及复杂环境下的通信，在铁路、矿井、森林、坑道、救灾等领域有着广泛的应用。

背景技术

中长波通信主要是以地面传输为主，受地形环境因素影响较小。目前国内外的中长波通信产品都采用模拟制式，由于模拟制式须在门限电平为正的条件下工作，当环境噪声大于门限电平时，设备不能正常工作，若用提高发射机功率的方式来改善门限电平，因客观条件限制，不能无限制提高。如果采用数字化扩频通信制式，可在不提高发射功率的情况下，解决因干扰不能进行正常通信的问题。目前国内外还没有厂家生产中长波数字扩频通信机，因为频段较低，在该频段实现扩频通信存在较大的技术难度。

发明内容

本实用新型解决的技术问题：设计一种中长波数字扩频通信机，采用半双工工作方式，可在不提高发射功率的情况下，解决因干扰不能进行正常通信的问题。可进行数据通信和话音通信，具有优良的抗干扰性能，使用简单方便。

本实用新型的技术解决方案：一种中长波数字扩频通信机，包括天线1、天线调谐盒2、控制器3和主机4，天线1与天线调谐盒2连接，控制器3上设置有话筒5、喇叭6、键盘7及显示屏8。主机4内设置有扩频系统，扩频系统由扩频处理器、数字信号处理器、声码化处理器及A/D转换器组成；A/D转换器的输入端接天线调谐盒2的信号输出端，A/D转换器的输出端接扩频处理器的数字信号输入端，扩频处理器的数据端口分别接数字信号处理器、控制器3及声码化处理器的数据端口，数字信号处理器的控制端口接声码化处理器的数据端口；扩频处理器的射频信号输出端接天线调谐盒2的信号输入端。

所述扩频处理器采用FPGA EP1C12-240数字专用芯片，数字信号处理器采用DSP TMS320VC5509A，声码化处理器采用IC AMBE-2000。

所述扩频处理器上设置有数据传输接口。

本实用新型采用FPGA和DSP完全实现了中频软件无线电系统的软件可编程，具有很高的灵活性、开放性和通用性。经测试，系统采用时钟为16.32MHz时，可达到的工作性能如下：

(1)中频载波：发送21.4MHz(400M系统时)490KHz(400K时)，接收21.4MHz(400M系统时)、10.7MHz(400K时)；

(2)灵敏度：-110dBm；

(3)调制/解调模式：BPSK、DSSS模式。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图，

图2为本实用新型原理方框图，

图3为本实用新型扩频处理器的电路原理图，

图4为本实用新型数字信号处理器电路原理图，

图5为本实用新型声码化处理器电路原理图，

图6为本实用新型控制器电路原理图。

具体实施方式：

结合附图1、2、3、4、5、6描述本实用新型的一种实施例。

一种中长波数字扩频通信机，包括天线1、天线调谐盒2、控制器3和主机4，天线1与天线调谐盒2连接，控制器3上设置有话筒5、喇叭6、键盘7及显示屏8。主机4内设置有扩频系统，扩频系统由扩频处理器FPGA  EP1C12-240数字专用芯片、数字信号处理器DSP TMS320VC5509A、声码化处理器IC AMBE-2000及A/D转换器组成；A/D转换器的输入端接天线调谐盒2的信号输出端，A/D转换器的输出端接扩频处理器的数字信号输入端，扩频处理器的数据端口分别接数字信号处理器、控制器3及声码化处理器的数据端口，数字信号处理器的控制端口接声码化处理器的数据端口；扩频处理器的射频信号输出端接天线调谐盒2的信号输入端。扩频处理器上设置有数据传输接口。

FPGA选用了Altera公司的CYCLONE EP1C12-240数字专用芯片，该芯片有12060个逻辑单元，1.8V低功耗，具有多种I/O接口。FPGA主要完成数字上/下变频、滤波、调制/解调、扩频/解扩、载波以及PN(伪随机码)的同步和跟踪等功能。DSP在系统中承担基带信号处理及控制流程控制，并完成语音的声码化与处理。

A/D转换器采用AD公司生产的AD99218。AD9218-80是高速、高性能、低功耗的单片10位模/数变换器，其性能指标如下：(a)最大采样速率80MSPS；(b)SFDR为60dBc；(c)信噪比为57dB。实际使用中采样时钟为60MHz，性能很好。

天线调谐盒2由接收信道和发射信道构成，接收信道由高放、混频、中放及AGC电路组成。中放、混频及AGC都由线性放大电路RF2903承担，信号输出经电平调整与扩频系统接口。发射信道由功率放大器组成。

控制器3主要功能有：键盘处理、信息显示、以422方式与扩频系统数字单元通信等。完成信息输入/输出。

工作原理：发话时按下PTT按键，DSP控制FPGA对音频A/D进行A/D转换设置，将模拟话音放大后转换成数字信号流送给FPGA，进而送给DSP，因为此信号速率为8kbps；而信道实际能传输的信道速率为400M时是4.8kbps，400K信道实际传输速率为450bps，因此，必须将模数转换的比特流进行声码化压缩处理，以变成信道可以处理的信息流，完成话音信息处理后，信号被送给DSP进行前向纠错(FFE)、卷积、交织等基带信息处理后，将基带信号送入FPGA进行扩频处理，系统将4.8kbit/s(450kbit/s)的数据映射成上下支路各2.4kbit/s(225kbit/s)的数据与PN码产生器输出的256chip/s(128chip/s)的PN码相乘扩频，然后由10bit的FIR滤波器完成内插滤波，滤波器输出的信号为1.2288MHz(28.8KHz)，与NCO相乘上变频至中频21.4M(490KHz)，并将此信号送给外部混频器和本振信号混频后，形成射频信号，经功率放大器放大后，送天线发出，完成整个发话过程。

收话时，天线接收的射频信号经高放放大及滤波，送入混频器，与本振信号混频后，经中频放大，送入射频A/D转换器，转换后的数字信号送入FPGA进行解扩处理，A/D变换器输出的21.4MHz(10.7MHz)的10bit中频数字信号与NCO相乘正交下变频成I、Q两路信号，这2路信号经抽取滤波变为2.4576MHz(57.6MHz)的基带信号，输入到解扩电路完成PN码的捕获、解扩(用匹配滤波器相关器实现)以及信号相关后的功率检测，解扩后的信号和检测到的功率信号输入到码跟踪电路完成码元跟踪，最后完成解码，恢复数据，恢复后的音频数据送声码化芯片进行解压缩，再送到音频CODEC芯片进行D/A转换，并送音频放大器放大经扬声器输出音频信号，完成整个收话过程。

数据收发通过数据接口完成，工作原理与收、发话基本相同，只是数据是直接由用户设备发送过来和发送给用户设备的，不需要A/D、D/A及声码化处理，当然，在基带中对它们的封装也不相同，这主要是为了方便处理。同时，数据收、发中也不需要PTT控制，当收到正确的命令时，就会将数据按顺序发出。接收数据时，将接收到的信号接收完整后，去掉封装，将用户数据从串行口发送给用户端。

Claims (3)

1.一种中长波数字扩频通信机，包括天线(1)、天线调谐盒(2)、控制器(3)和主机(4)，天线(1)与天线调谐盒(2)连接，控制器(3)上设置有话筒(5)、喇叭(6)、键盘(7)及显示屏(8)，其特征是：主机(4)内设置有扩频系统，扩频系统由扩频处理器、数字信号处理器、声码化处理器及A/D转换器组成；A/D转换器的输入端接天线调谐盒(2)的信号输出端，A/D转换器的输出端接扩频处理器的数字信号输入端，扩频处理器的数据端口分别接数字信号处理器、控制器(3)及声码化处理器的数据端口，数字信号处理器的控制端口接声码化处理器的数据端口；扩频处理器的射频信号输出端接天线调谐盒(2)的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的中长波数字扩频通信机，其特征是：所述扩频处理器采用FPGA EP1C12-240数字专用芯片，数字信号处理器采用DSPTMS320VC5509A，声码化处理器采用IC AMBE-2000。

3.根据权利要求1或2所述的中长波数字扩频通信机，其特征是：所述扩频处理器上设置有数据传输接口。

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