CN203761407U - 一种转发式卫星信号监视模拟设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转发式卫星信号监视模拟设备，包括接收天线单元，接收信道单元、发射信道单元、发射天线单元、电源、工控机、数字信号处理单元，接收天线单元连接接收信道单元，接收信道单元连接数字信号处理单元，数字信号处理单元连接发射信道单元，发射信道单元连接发射天线单元，发射信道单元、数字信号处理单元、接收信道单元均与电源连接，数字信号处理单元还连接工控机。它有效解决了转发卫星信号存在的噪波干扰的问题，也同时保证转发信号的可跟踪性。

Description

一种转发式卫星信号监视模拟设备

技术领域

本实用新型涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种转发式卫星信号监视模拟设备。

背景技术

近半个世纪以来，随着资本、产业、资源供应、人员流动的全球化，全球通信产业获得长足的发展。卫星通信由于具有覆盖范围广、及时性强、组网灵活，不受地理限制等特点，其在航空航天、军事、灾害预警和救援、航海、交通运输、电视广播、金融服务等关系到国家安全和国计民生的领域得到广泛的应用，取得了较大的发展，近年来卫星通信还在开辟和扩大新的应用领域。

卫星通信的发展离不开卫星通信设备的开发。由于卫星信号不能够穿透建筑物致使在生产车间、实验室等室内环境下的测试工作遇到了困难。为了缩短卫星设备的开发周期，提高开发效率，节省研制和维护费用，就需要在室内环境能进行测试设备，进行试验。通常采用卫星转发器将卫星信号从室外到室内的转发，保障了室内测试工作的正常进行。

目前，常用的卫星信号转发器通常采用单个和多个频点的接收天线，将相关卫星导航信号接收下来，经过功率放大器放大，加入一定范围的功率放大衰减控制，然后通过发射电缆或发射天线直接转发出去；这种功率放大只是进行简单的放大，放大卫星信号的同时也放大了噪声信号，同时现有卫星转发器无法向测试人员提供当前卫星信号的状态，当测试中出现问题时无法快速了解到问题的根源是卫星还是卫星转发器，也无法对转发的卫星导航信号进行组合模式选择。

实用新型内容

为了克服采用现有技术在从室外向室内转发卫星信号时，采用将接收到的卫星信号直接进行放大转发的技术方案，存在放大后的信号存在噪声信号，同时现有卫星转发器无法向测试人员提供当前卫星的状态，不利于测试工作的开展的技术缺陷，本实用新型提供一种转发式卫星信号监视模拟设备。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种转发式卫星信号监视模拟设备，包括接收天线单元，接收信道单元、发射信道单元、发射天线单元、电源、工控机、数字信号处理单元，接收天线单元连接接收信道单元，接收信道单元连接数字信号处理单元，数字信号处理单元连接发射信道单元，发射信道单元连接发射天线单元，发射信道单元、数字信号处理单元、接收信道单元均与电源连接，数字信号处理单元还连接工控机。

本实用新型的工作原理是，由天线单元，接收信道单元组成信号接收单元用于卫星信号的接收和初步处理；由发射信道单元、发射天线单元组成信号发射单元用于将接收到的卫星信号转发到室内；数字信号处理单元作为信号接收单元和信号发射单元的中间连接枢纽，其主要是将接收单元接收到的导航信号进行数字捕获，进行抗干扰处理去除噪声信号，然后进行解扩、解调、定位再将处理完成的卫星信号进行调制转发给信号发射单元。通过本实用新型处理过的卫星信号消除了无效的干扰噪波，通过数字信号处理单元处理的卫星信号不仅能知道信号是来自B1(北斗1号)、B2(北斗3号)、GPS、GLONASS中的哪一种卫星系统，还能知道是通过哪个信道接收或者传输的，也就是说不仅能知道当前卫星信号的状态，还能了解到这些卫星信号的传输方式。

和现有技术在室外向室内转发卫星信号时，采用将接收到的卫星信号直接进行放大然后相室内转发的技术方案相比，本实用新型在现有卫星接收和转发技术的基础上采用以数字信号处理单元为核心，接收天线单元连接接收信道单元，接收信道单元连接数字信号处理单元，数字信号处理单元连接发射信道单元，发射信道单元连接发射天线单元的技术方案，很显而易见本实用新型的技术方案不能从现有技术中得到启示，或者通过分析、逻辑推导或者经过有限次实验而得到，也无法通过现有技术和公知常识结合而得到，本实用新型的技术方案具有实质性的特点，为现有技术做出了贡献，本实用新型解决了消除现有技术转发卫星信号存在的噪波干扰的问题，同时室内的测试人员能知道所接收到的信号来自哪个卫星，还知道从哪个信道接收和转发的，取得了积极的效果和进步。

为了进一步优化，提高接收信道单元接收信号的能力，作为优选，接收信道单元包括B1下变频信道、B3下变频信道、GPS下变频信道、GLS下变频信道，B1下变频信道、B3下变频信道、GPS下变频信道、GLS下变频信道的输入端均与接收天线单元连接，B1下变频信道、B3下变频信道、GPS下变频信道、GLS下变频信道的输出端均与数字信号处理单元连接。

以上是对转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号接收能力的进一步改进。接收信道单元分为1路GPS接收信道、1路GLONASS接收信道和2路北斗卫星（B1、B3）接收信道，将不同卫星信号采用不同的信号通道进行接收，有利于数字信号处理单元对信号进行处理，也有利于发射信道单元进行转发，当出现卫星信号故障时，很容易是那个卫星出现信号故障，是从哪个下变频信道接收的。

为了进一步优化，提高（确保），作为优选，发射信道单元包括B1上变频信道、B3上变频信道、GPS上变频信道、GLS上变频信道、合成器、程控衰减器，B1上变频信道、B3上变频信道、GPS上变频信道、GLS上变频信道的输入端均与数字信号处理单元连接，B1上变频信道、B3上变频信道、GPS上变频信道、GLS上变频信道的输入端的输出端均与合成器的输入端相连，合成器的输出端连接程控衰减器，程控衰减器连接发射天线单元。

以上是对转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号转发能力的进一步改进。发射信道单元采用和接收信道单元一一对应的方式将发射信道单元分为1路GPS接收信道、1路GLONASS接收信道和2路北斗卫星（B1、B3）接收信道，将不同卫星信号采用不同的信号通道进行发射，这种信道对应设计有利于卫星信号的接收、处理和转发效率；同时当出现卫星信号故障时，很容易是那个卫星出现信号故障，是从哪个上变频信道转发的。

为了进一步优化，提高接收天线单元的卫星信号接收能力，作为优选，接收天线单元包括多阵元天线、多通道低噪声放大器，多阵元天线连接多通道低噪声放大器，多通道低噪声放大器连接接收信号单元。

以上是对转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号接收能力的进一步改进。采用多阵元天线有利于将北斗卫星信号、GLONASS卫星信号、GPS卫星信号采用不同的阵元天线板来接收，从而保证不同的卫星信号采用不同的接收信道和转发信道，也能提高数字信号处理单元的信号处理能力，采用多通道低噪声放大器，从而将不同的卫星信号采用不同的低噪声放大器进行变频、放大、滤波，输出处理，提高处理效率和信号处理的精度和质量。

为了进一步优化，提高多阵元天线的卫星信号的接收能力，作为优选，多阵元天线包括两个以上的阵元。

以上是对转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号接收能力的进一步改进。这样可以根据卫星信号的接收要求对不同的天线阵元配置不同卫星信号接收，有利于提高信号接收质量和提高天线的利用率。

为了进一步优化，提高转发式卫星信号监控模拟设备的时钟校准能力，作为优选，转发式卫星信号监控模拟设备，还包括基准时钟，基准时钟与接收信道单元、数字信号处理单元、发射信道单元均连接。

以上是对转发式卫星信号监控模拟设备的时钟校准能力的进一步改进。当GPS信号出现故障或信号质量不满足要求时，基准时钟为设备提供准确的时钟信号，确保本实用新型的正常运转。

为了进一步优化，确保数字信号处理单元有足够的处理能力，作为优选，数字信号处理单元，包括多路A/D 转换器、多路D/A转换器、FPGA现场可编程门阵列、DSP数字信号处理器、RAM随机存储器、可擦除存储器，接收信道单元连接多路A/D 转换器，多路A/D 转换器连接FPGA现场可编程门阵列，FPGA现场可编程门阵列还与RAM随机存储器、DSP数字信号处理器、多路D/A转换器连接，多路D/A转换器连接发射信道单元，DSP数字信号处理器连接可擦除存储器；

以上是对转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号处理能力的进一步改进。多路A/D 转换器的每一路对应连接相应的上变频信道，多路D/A转换器的每一路对应连接相应的下变频信道，有利于不同的卫星信号在不同的信道中传递，减少信号干扰；FPGA现场可编程门阵列和DSP数字信号处理器、RAM随机存储器相互配合有利于提高信号的处理能力，可擦除存储器可用来存储FPGA现场可编程门阵列的配置程序，提高数据处理单元的信号处理能力、并保证其工作的稳定性。DSP数字信号处理器用来处理FPGA现场可编程门阵列和工控机之间的数据通信，交换数据的问题，以提高数字信号处理单元的运行效率。

为了进一步优化，提高数字信号处理单元的信号处理能力，作为优选，数字信号处理单元还包括P码发生器；

以上是对转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号处理能力的进一步改进。P码作为GPS军用伪码,具有结构复杂、周期长、码速率快的特点,本实用新型采用P码发生器有利于提高定位精度高,且具有很强的抗干扰和反欺骗能力。

为了进一步优化，提高数字信号处理单元对发射信号质量的控制能力，作为优选，数字信号处理单元还包括功率控制器，功率控制器连接发射信道单元。

以上是对转发式卫星信号监控模拟设备信号发射能力的进一步改进。通过功率控制器可以更好、更方便地调节和控制转发的卫星信号的功率和强度，以适应室内测试的需要。

为了进一步优化，确保能有效监控卫星信号的接收和发射情况，作为优选，转发式卫星信号监控模拟设备，还包括一个LCD显示器，一个LCD显示器连接工控机。

以上是对转发式卫星信号监控模拟设备运行状况的监控能力的进一步改进。采用LCD显示器可以很好的监测到本实用新型的工作状态，也有利于清楚了解信号传递的整个信息，一遍更好地配合室内的测试工作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1. 和现有技术在从室外向室内转发卫星信号时，采用将接收到的卫星信号直接进行放大转发的技术方案相比，本实用新型采用由多阵元天线、多通道低噪声放大器组成的接收天线单元，多通道的下变频信道接收信道单元，多通道的上变频信道的接收信道单元发射信道单元和由多路A/D 转换器、多路D/A转换器、FPGA现场可编程门阵列、DSP数字信号处理器、RAM随机存储器、可擦除存储器组成的具有多通道处理能力的数字信号处理单元相互配合，不同类别卫星信号接收、传送、数据处理、发射的均在不同的信道里面进行，减少卫星信号的相互干扰的技术方案，它消除了转发卫星信号存在的噪波干扰的问题，减少了信号之间的干扰，同时室内的测试人员能知道所接收到的信号来自哪个卫星，还知道从哪个信道接收和转发的，提高卫星设备测试的有效性。

2. 本实用新型的数字信号处理单元还具有P码发生器，有利于提高定位精度高,且具有很强的抗干扰和反欺骗能力；本实用新型的数字信号处理单元具有括功率控制器通过功率控制器可以更好、更方便地调节和控制转发的卫星信号的功率和强度，以适应室内测试的需要。

本实用新型解决了采用现有的卫星转发器存在放大后的信号存在噪声信号，同时现有卫星转发器无法向测试人员提供当前卫星的状态，不利于测试工作的开展的技术问题，它消除现有技术转发卫星信号存在的噪波干扰的问题，同时室内的测试人员能知道所接收到的信号来自哪个卫星，还知道从哪个信道接收和转发的，获得了有益的效果，取得了实质的进步具有很好的实用性和产业价值。

附图说明

为了清楚说明本实用新型，下面采用附图对本实用新型及其实施例进行解释，并对附图作出简要说明。附图及附图说明是示意性的，不构成对本实用新型的具体限定。在本实用新型发明构思指导下，还可以通过下面的附图，得到其它附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式进一步说明。对这些实施方式的说明主要用于帮助理解本实用新型的发明构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果。对这些实施方式的说明是示意性的，不构成对本实用新型的具体限定。本实用新型各个实施方式所涉及的技术特征，只要彼此不构成冲突就可以相互组合，通过等同替代或者是明显变型方式得到的所有实施例，和本实用新型的实施例实质上相同。

实施例一：

如图1所示，本实用新型，包括接收天线单元，接收信道单元、发射信道单元、发射天线单元、电源、工控机、数字信号处理单元，接收天线单元连接接收信道单元，接收信道单元连接数字信号处理单元，数字信号处理单元连接发射信道单元，发射信道单元连接发射天线单元，发射信道单元、数字信号处理单元、接收信道单元均与电源连接，数字信号处理单元还连接工控机。

本实用新型投入使用时，第一步，检查、调试设备：检查接收天线单元，接收信道单元、发射信道单元、发射天线单元、电源、工控机、数字信号处理单元是否按本实用新型的技术方案连接，它们之间的硬件连接是否正常，如果出现异常，予以纠正；第二步，加电测试设备：启动电源，确认转发式卫星信号监控模拟设备工作状态是否正常，正常后才投入使用；第三步，执行卫星数据转发业务，根据测试需要，调整天线的角度接收卫星信号；根据测试需要，调整功率控制器的参数，使转发信号符合设备测试的需要。

本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。

实施例二：

为了提高转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号接收能力，本实施例在实施例一的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的接收信道单元包括B1下变频信道、B3下变频信道、GPS下变频信道、GLS下变频信道，B1下变频信道、B3下变频信道、GPS下变频信道、GLS下变频信道的输入端均与接收天线单元连接，B1下变频信道、B3下变频信道、GPS下变频信道、GLS下变频信道的输出端均与数字信号处理单元连接。

实施例三：

为了提高转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号转发能力，本实施例在实施例一～二的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的发射信道单元包括B1上变频信道、B3上变频信道、GPS上变频信道、GLS上变频信道、合成器、程控衰减器，B1上变频信道、B3上变频信道、GPS上变频信道、GLS上变频信道的输入端均与数字信号处理单元连接，B1上变频信道、B3上变频信道、GPS上变频信道、GLS上变频信道的输入端的输出端均与合成器的输入端相连，合成器的输出端连接程控衰减器，程控衰减器连接发射天线单元。

实施例四：

为了提高转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号接收能力，本实施例在实施例一～三的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的接收天线单元包括多阵元天线、多通道低噪声放大器，多阵元天线连接多通道低噪声放大器，多通道低噪声放大器连接接收信号单元。

实施例五：

为了提高转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号接收能力，本实施例在实施例一～四的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的多阵元天线包括两个以上的阵元。

实施例六：

为了提高转发式卫星信号监控模拟设备的时钟校准能力，本实施例在实施例一～五的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的转发式卫星信号监控模拟设备，还包括基准时钟，基准时钟与接收信道单元、数字信号处理单元、发射信道单元均连接。

实施例七：

为了提高转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号处理能力，本实施例在实施例一～六的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的数字信号处理单元，包括多路A/D 转换器、多路D/A转换器、FPGA现场可编程门阵列、DSP数字信号处理器、RAM随机存储器、可擦除存储器，接收信道单元连接多路A/D 转换器，多路A/D 转换器连接FPGA现场可编程门阵列，FPGA现场可编程门阵列还与RAM随机存储器、DSP数字信号处理器、多路D/A转换器连接，多路D/A转换器连接发射信道单元，DSP数字信号处理器连接可擦除存储器。

实施例八：

为了提高转发式卫星信号监控模拟设备卫星信号处理能力，本实施例在实施例七的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的数字信号处理单元还包括P码发生器。

实施例九：

为了提高转发式卫星信号监控模拟设备信号发射能力，本实施例在实施例七的的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的数字信号处理单元还包括功率控制器，功率控制器连接发射信道单元。

实施例十：

为了提高转发式卫星信号监控模拟设备运行状况的监控能力，本实施例在实施例一～九的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的转发式卫星信号监控模拟设备，还包括一个LCD显示器，一个LCD显示器连接工控机。

以上结合说明书附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型并不限于上述实施方式和实施例，在基于本实用新型的发明构思的基础上，对本实用新型的上述实施方式进行各种变化、修改、替换或变型，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种转发式卫星信号监视模拟设备，包括接收天线单元，接收信道单元、发射信道单元、发射天线单元、电源、工控机，其特征在于，还包括数字信号处理单元，所述接收天线单元连接接收信道单元，所述接收信道单元连接数字信号处理单元，所述数字信号处理单元连接发射信道单元，所述发射信道单元连接发射天线单元，所述发射信道单元、数字信号处理单元、接收信道单元均与电源连接，所述数字信号处理单元还连接工控机。

2.根据权利要求1所述的一种转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于，所述接收信道单元包括B1下变频信道、B3下变频信道、GPS下变频信道、GLS下变频信道，所述B1下变频信道、B3下变频信道、GPS下变频信道、GLS下变频信道的输入端均与接收天线单元连接，所述B1下变频信道、B3下变频信道、GPS下变频信道、GLS下变频信道的输出端均与数字信号处理单元连接。

3.根据权利要求1所述的一种转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于，所述发射信道单元包括B1上变频信道、B3上变频信道、GPS上变频信道、GLS上变频信道、合成器、程控衰减器，所述B1上变频信道、B3上变频信道、GPS上变频信道、GLS上变频信道的输入端均与数字信号处理单元连接，所述B1上变频信道、B3上变频信道、GPS上变频信道、GLS上变频信道的输入端的输出端均与合成器的输入端相连，所述合成器的输出端连接程控衰减器，所述程控衰减器连接发射天线单元。

4.根据权利要求1所述的一种转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于，所述接收天线单元包括多阵元天线、多通道低噪声放大器，所述多阵元天线连接多通道低噪声放大器，所述多通道低噪声放大器连接接收信号单元。

5.根据权利要求1所述的一种转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于，所述多阵元天线包括两个以上的阵元。

6.根据权利要求1所述的一种转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于，还包括基准时钟，所述基准时钟与接收信道单元、数字信号处理单元、发射信道单元均连接。

7.根据权利要求1所述的一种转发式卫星信号监视模拟设备，其特征在于，还包括一个LCD显示器，所述一个LCD显示器连接工控机。