CN205029653U - 北斗rdss监测接收机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种北斗RDSS监测接收机，其中第一带通滤波器、可选择放大或衰减电路、第二带通滤波器、第一低噪声放大器、第一混频电路、第一中频放大及滤波电路、第一衰减器、第二混频电路、第二中频放大及滤波电路、功分器依次连接；功分器分别与第三中频放大及滤波电路、第四中频滤波电路相连；第四中频滤波电路与数字信号处理单元相连；标频单元分别与频合单元、数字信号处理单元相连，数字信号处理单元与控制单元相连。通过射频单元和标频单元可以对RDSS全频段信号进行接收，通过数字信号处理单元和控制单元可以对RDSS全频段的信号进行监测和处理，从而实现北斗RDSS监测接收机对RDSS全频段信号的接收和监测，及时发现干扰，获取有效信息。

Description

北斗RDSS监测接收机

技术领域

本实用新型涉及射频监测接收技术领域，特别是涉及一种北斗RDSS监测接收机。

背景技术

我国自主建设的北斗卫星导航系统是与世界其他卫星导航系统相兼容的全球卫星导航系统，可在全球范围内任何时刻为各种用户提供定位导航服务。目前，随着北斗导航系统的逐步应用，RDSS(卫星无线电测定)通信接收机有了很大发展，但是现有的接收机只能接收固定的某些通信频率的信号，能接收的信号不能覆盖RDSS全频段(3.7GHz-4.2GHz)，其他频率的信号可能会对接收机接收的信号产生干扰，但接收机对其他可能产生干扰的频率信号不能进行接收监测。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的RDSS接收机不能接收RDSS全频段信号，对除接收到的固定通信频率以外的其他可能产生干扰的频率信号不能进行监测的问题，提供一种北斗RDSS监测接收机。

一种北斗RDSS监测接收机，包括射频单元、标频单元、数字信号处理单元和控制单元，其中，所述射频单元包括信道单元和频合单元；

所述信道单元包括第一带通滤波器、可选择放大或衰减电路、第二带通滤波器、第一低噪声放大器、第一混频电路、第一中频放大及滤波电路、第一衰减器、第二混频电路、第二中频放大及滤波电路、功分器、第三中频放大及滤波电路、第四中频滤波电路；

所述频合单元包括第一锁相环电路和第二锁相环电路；

所述第一带通滤波器、所述可选择放大或衰减电路、所述第二带通滤波器、所述第一低噪声放大器、所述第一混频电路、所述第一中频放大及滤波电路、所述第一衰减器、所述第二混频电路、所述第二中频放大及滤波电路、所述功分器依次连接；所述功分器还分别与所述第三中频放大及滤波电路、所述第四中频滤波电路相连；所述第一锁相环电路与所述第一混频电路相连，所述第二锁相环电路与所述第二混频电路相连；所述所述第四中频滤波电路还与所述数字信号处理单元相连；所述标频单元分别与所述频合单元、所述数字信号处理单元相连，所述数字信号处理单元还与所述控制单元相连。

上述北斗RDSS监测接收机中第一带通滤波器、可选择放大或衰减电路、第二带通滤波器、第一低噪声放大器、第一混频电路、第一中频放大及滤波电路、第一衰减器、第二混频电路、第二中频放大及滤波电路、功分器依次连接；功分器分别与第三中频放大及滤波电路、第四中频滤波电路相连；第一锁相环电路与第一混频电路相连，第二锁相环电路与第二混频电路相连；第四中频滤波电路还与数字信号处理单元相连；标频单元分别与射频单元、数字信号处理单元相连，数字信号处理单元与控制单元相连。通过射频单元和标频单元可以对RDSS全频段信号进行接收，通过数字信号处理单元和控制单元可以对RDSS全频段的信号进行监测和处理，从而实现北斗RDSS监测接收机对RDSS全频段信号的接收和监测，及时发现干扰，获取有效信息。

附图说明

图1为其中一个实施例的北斗RDSS监测接收机的结构示意图；

图2为其中一个实施例的射频单元的结构示意图；

图3为其中一个实施例的射频单元的部分结构示意图；

图4为其中一个实施例的射频单元的部分结构示意图；

图5为其中一个实施例的射频单元的部分结构示意图；

图6为其中一个实施例的射频单元的部分结构示意图；

图7为其中一个实施例的射频单元的部分结构示意图；

图8为其中一个实施例的射频单元的结构示意图；

图9为其中一个实施例的数字信号处理单元的结构示意图；

图10为其中一个实施例的数字信号处理单元的结构示意图；

图11为其中一个实施例的标频单元的结构示意图；

图12为其中一个实施例的北斗RDSS监测接收机的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

参见图1和图2所示，为本实用新型的北斗RDSS监测接收机的一个实施例。该实施例中的北斗RDSS监测接收机，包括射频单元100、标频单元200、数字信号处理单元300和控制单元400，其中，射频单元100包括信道单元110和频合单元130；

信道单元110包括第一带通滤波器、可选择放大或衰减电路、第二带通滤波器、第一低噪声放大器、第一混频电路、第一中频放大及滤波电路、第一衰减器、第二混频电路、第二中频放大及滤波电路、功分器、第三中频放大及滤波电路、第四中频滤波电路；

频合单元130包括第一锁相环电路和第二锁相环电路；

第一带通滤波器、可选择放大或衰减电路、第二带通滤波器、第一低噪声放大器、第一混频电路、第一中频放大及滤波电路、第一衰减器、第二混频电路、第二中频放大及滤波电路、功分器依次连接；功分器还分别与第三中频放大及滤波电路、第四中频滤波电路相连；第一锁相环电路与第一混频电路相连，第二锁相环电路与第二混频电路相连；第四中频滤波电路还与数字信号处理单元300相连；标频单元200分别与频合单元130、数字信号处理单元300相连，数字信号处理单元300还与所述控制单元400相连。

通过射频单元100和标频单元200可以对RDSS全频段信号进行接收，通过数字信号处理单元和控制单元可以对RDSS全频段的信号进行监测和处理，从而实现北斗RDSS监测接收机对RDSS全频段信号的接收和监测，及时发现干扰，获取有效信息。

在本实施例中，射频单元100接收信号，经过滤波和放大，对RDSS频段(3.7GHz～4.2GHz)内的信号进行放大，对频段外信号进行衰减，然后经过变频，输出76.8MHz的中频信号，带宽为40MHz；中频信号送入数字信号处理单元300进行采样、下变频和FFT(快速傅里叶变换)计算，计算结果经CPCI总线送给控制单元，进行数据处理和信号特征测量。标频单元200负责时钟的产生，具有10MHz外标频输入接口，可使用内部或外部基准频率源。信道单元110主要完成天线信号的接收，进行滤波、放大、变频等操作，输出中频信号给数字信号处理单元300进行后续处理，频合单元130的主要作用是提供混频所需的本振信号。

优选的，频合单元130采用的第一锁相环电路和第二锁相环电路主要由鉴相器、环路比较器、压控振荡器及数控分频器组成，输出进行放大和相应的高通滤波。锁相环电路可以为ADI公司的ADF4351，归一化噪底为-220dBc/Hz，采用1MHz鉴相频率时，在2.7GHz输出时带内相位噪声为-91dBc/Hz。

在其中一个实施例中，北斗RDSS监测接收机的可选择放大或衰减电路包括开关，第二低噪声放大器和第二衰减器，如图3所示，开关的固定端与第一带通滤波器相连，开关的可动端可选择连接第二低噪声放大器或者第二衰减器，第二低噪声放大器和第二衰减器均与第二带通滤波器相连。

优选的，第二衰减器可以为直通或1.5dB模拟衰减电路，其与第二低噪声放大器形成一分二的开关选择网络，可以对不同的信号进行放大或衰减。

在其中一个实施例中，如图4所示，北斗RDSS监测接收机的第一中频放大及滤波电路包括依次连接的第一中频放大器、第一中频滤波器、第二中频放大器、第二中频滤波器，所述第一中频放大器还与所述第一混频电路相连，所述第二中频滤波器还与所述第一衰减器相连。

在本实施例中，第一中频放大及滤波电路主要是对第一混频电路输出的中频信号进行二级放大和滤波。

在其中一个实施例中，如图5所示，北斗RDSS监测接收机的第二中频放大及滤波电路包括依次连接的第三中频滤波器、第三中频放大器、第四中频滤波器，第三中频滤波器还与第二混频电路相连，第四中频滤波器还与功分器相连。

在本实施例中，第三中频滤波器是对第二混频电路输出的中频信号进行滤波，第三中频放大器是对第三中频滤波器输出的中频信号进行放大，第四中频滤波器是为第三中频放大器输出的中频信号确定带宽，之后输入到功分器。

在其中一个实施例中，如图6所示，北斗RDSS监测接收机的第三中频放大及滤波电路包括依次连接的第四中频放大器、第五中频滤波器，第四中频放大器还与功分器相连。

在本实施例中，功分器将第二中频放大及滤波电路输出的信号分成两路，其中一路连接第三中频放大及滤波电路，进行放大、滤波后输出，作为中频监测端口。

在其中一个实施例中，如图7所示，北斗RDSS监测接收机的第四中频滤波电路包括第六中频滤波器，第六中频滤波器与功分器相连，第六中频滤波器还与数字信号处理单元300相连。

在本实施例中，功分器将第二中频放大及滤波电路输出的信号分成两路，其中一路连接第四中频滤波电路，进行滤波后输出至数字信号处理单元300，对信号进行处理。

在一个优选的实施例中，北斗RDSS监测接收机，包括射频单元100、标频单元200、数字信号处理单元300和控制单元400，其中，射频单元100包括信道单元110和频合单元130；

信道单元110包括第一带通滤波器、可选择放大或衰减电路、第二带通滤波器、第一低噪声放大器、第一混频电路、第一中频放大及滤波电路、第一衰减器、第二混频电路、第二中频放大及滤波电路、功分器、第三中频放大及滤波电路、第四中频滤波电路；

频合单元130包括第一锁相环电路和第二锁相环电路；

第一带通滤波器、可选择放大或衰减电路、第二带通滤波器、第一低噪声放大器、第一混频电路、第一中频放大及滤波电路、第一衰减器、第二混频电路、第二中频放大及滤波电路、功分器依次连接；功分器分别与第三中频放大及滤波电路、第四中频滤波电路相连；第一锁相环电路与第一混频电路相连，第二锁相环电路与第二混频电路相连；第四中频滤波电路还与数字信号处理单元300相连；标频单元200分别与频合单元130、数字信号处理单元300相连，数字信号处理单元300还与控制单元400相连；

可选择放大或衰减电路包括开关，第二低噪声放大器和第二衰减器，开关的固定端与第一带通滤波器相连，开关的可动端可选择连接第二低噪声放大器或者第二衰减器，第二低噪声放大器和第二衰减器均与第二带通滤波器相连。

第一中频放大及滤波电路包括依次连接的第一中频放大器、第一中频滤波器、第二中频放大器、第二中频滤波器，所述第一中频放大器还与所述第一混频电路相连，所述第二中频滤波器还与所述第一衰减器相连；

第二中频放大及滤波电路包括依次连接的第三中频滤波器、第三中频放大器、第四中频滤波器，第三中频滤波器还与第二混频电路相连，第四中频滤波器还与功分器相连；

第三中频放大及滤波电路包括依次连接的第四中频放大器、第五中频滤波器，第四中频放大器还与功分器相连；

第四中频滤波电路包括第六中频滤波器，第六中频滤波器与功分器相连，第六中频滤波器还与数字信号处理单元300相连。

优选的，如图8所示，天线接收的信号(频率范围3.7GHz～4.2GHz)经保护二极管后通过第一带通滤波器，对带外低端的信号进行衰减，随后进入一分二的开关选择网络，二个信号通路分别为第二低噪声放大器、直通或1.5dB模拟衰减电路，然后经过第二带通滤波器对带外信号进行抑制，随后通过射频的第一低噪声放大器进行放大，以补偿滤波器的插入损耗；信号经过第一混频电路后变频为1500MHz的第一中频信号，第一中频信号经过二级放大与滤波后进入数字衰减器，以实现信道的增益控制，调整步进为1dB，随后信号进行第二次变频，输出76.8MHz的第二中频信号，第二中频信号首先经过第三中频滤波器，进行简单的低通滤波，以对高端无用信号进行抑制，然后经过第三中频放大器对其进行放大，而后经过带宽为40MHz的带通滤波器，即第四中频滤波器，以保证需要的中频信号带宽；信号随后经过一分二功分器件分为两路，一路经过第四中频放大器和第五中频滤波器，进行放大、滤波后输出，作为中频监测端口；一路经第六中频滤波器，进行低通滤波后输出至数字信号处理单元300的模数转换器的驱动放大电器。

在其中一个实施例中，如图9所示，北斗RDSS监测接收机的数字信号处理单元300包括放大器、模数转换电路、FPGA处理器、时钟产生与分配电路；其中，所述放大器、所述模数转换电路和所述FPGA处理器依次连接，所述时钟产生与分配电路分别与所述模数转换电路、所述FPGA处理器相连，所述放大器还与射频单元100相连，所述时钟产生与分配电路还与标频单元200相连，所述FPGA处理器还与控制单元400相连。

在本实施例中，数字信号处理单元300以大规模FPGA处理器为核心，还包括放大器、A/D转换电路、时钟产生与分配电路，可以完成信号采样、DDC(直接数字控制)、FFT、AGC(自动增益控制)、信号解调和射频单元控制等功能。

优选的，如图10所示，信号采样采用高性能A/D转换芯片LTC2207实现，分辨率为16位，工作时钟102.4MHz，中频采样带宽40MHz，输入76.8MHz时，实现可以达到13.5位的性能，80dBc的高无杂散动态范围。

时钟产生与分配电路使用10MHz的标频信号作为参考，采用LMX2306作为锁相环芯片实现对102.4MHz压控晶体振荡器的锁相控制，获得高稳定度的102.4MHz信号，然后使用AD9510将此信号分为4路同相LVDS差分信号和4路同相LVPECL差分信号输出给6片A/D转换器和两片FPGA使用。

信号处理算法采用FPGA完成，选用2片FPGA可用于并行6路高速信号处理(最多)，选择XILINX公司的Vertix-5系列的专门用于信号处理的芯片XC5VSX95T-FF1136。时钟速率可到550MHz，DSP(数字信号处理)精度为25x18位。

信号处理平台包含大规模的数字电路以及对噪声和干扰敏感的模拟电路，在电源设计上进行隔离，对于工作电流大的数字芯片，采用DC-DC模块进行电压转换，对模拟部分采用LDO(低压差线性稳压器)进行转换，避免数字对模拟产生干扰。

在其中一个实施例中，标频单元200包括功率监测器、恒温晶体振荡器、锁相环、一级放大器、二级放大器；功率监测器与恒温晶体振荡器相连，锁相环连接在恒温晶体振荡器的输入端和输出端，恒温晶体振荡器还与一级放大器相连，一级放大器还与二级放大器相连，二级放大器还分别与频合单元、数字信号处理单元相连。

在本实施例中，标频单元200主要给射频单元和数字信号处理单元提供高稳定度的时钟。

优选的，如图11所示，采用精度为1×10^-8的恒温晶体振荡器作为主时钟源，然后分为5路输出，四路进行标频输出提供给各个单元，一路提供给标频单元的FPGA做工作时钟，标频板的FPGA主要来进行外标频检测，进行同步锁定，以及给外标频监测部分的PLL芯片提供控制。

在没有外标频输入时，直接利用恒温晶体振荡器和锁相环输出信号至一级放大器；在有外标频输入时，功率监测器可以监测到外标频信号，经过恒温晶体振荡器和锁相环输出信号至一级放大器。

恒温晶振的输出经二级放大后分为5路，一路提供给标频单元200的FPGA做时钟，其他四路单独进行驱动放大，然后输出，提供给各个单元。

在其中一个实施例中，射频单元100、标频单元200、数字信号处理单元300均集成在电路板上，分别形成射频板、标频板、数字信号处理板。

在其中一个实施例中，如图12所示，北斗RDSS监测接收机中包括两个射频单元，一个标频单元，一个数字信号处理单元，一个控制单元，两个射频单元分别为射频单元1和射频单元2。

在其中一个实施例中，控制单元400为CPCI工控机，数字信号处理单元300将测量结果和经补偿的FFT数据通过网络端口输出至CPCI工控机中的监测控制软件，依托于射频接收模块具有的低噪声，高动态范围的优异性能，能够对RDSS频段的强弱信号有效甄别，及时发现干扰，获取有效信息。

在上述北斗RDSS监测接收机中，CPCI工控机在发现干扰时可进行声光报警；具有干扰信号特征分析(含IQ数据的存储与离线分析功能)和参数测量功能(干扰功率、频率、噪声谱密度)；能够记录干扰信息：包括干扰出现时刻、干扰基本参数以及干扰持续时的频谱数据等，具有实时记录频谱图像功能；干扰信号的特征分析和参数测量结果具有外部接口，供外部程序调用；具有干扰频谱回放和干扰数据提取功能；监测设备具有自动校准功能；能够在出现干扰时实现自动定位，并自动保存定位结果；能够结合服务区数字地图显示干扰源所在区域范围和定位参考点坐标；具有参考数据库更新提醒功能，并能够提供数据库更新设置，进行参考数据库自动更新；具有数据库修正功能，能够提供系统数据输入接口，自动生成参考数据格式数据表，可设置生成数据表的位置及文件名。

在本实施例中，北斗RDSS监测接收机基于CPCI工控机，数字信号处理单元通过CPCI总线与CPCI工控机相互连接，通过16位模数转换和FFT处理，采用高速数字信号处理和CPCI工控机控制，实现RDSS全频段的实时监测接收。依托于射频单元具有的低噪声，高动态范围的优异性能，能够对RDSS频段的强弱信号有效甄别，及时发现干扰，获取有效信息。

本发明提供了一种北斗RDSS监测接收机，通过射频单元和标频单元可以对RDSS全频段信号进行接收，通过数字信号处理单元和控制单元可以对RDSS全频段的信号进行监测和处理，从而实现北斗RDSS监测接收机对RDSS全频段信号的接收和监测,及时发现干扰，获取有效信息。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种北斗RDSS监测接收机，其特征在于，包括射频单元、标频单元、数字信号处理单元和控制单元，其中，所述射频单元包括信道单元和频合单元；

所述信道单元包括第一带通滤波器、可选择放大或衰减电路、第二带通滤波器、第一低噪声放大器、第一混频电路、第一中频放大及滤波电路、第一衰减器、第二混频电路、第二中频放大及滤波电路、功分器、第三中频放大及滤波电路、第四中频滤波电路；

所述频合单元包括第一锁相环电路和第二锁相环电路；

所述第一带通滤波器、所述可选择放大或衰减电路、所述第二带通滤波器、所述第一低噪声放大器、所述第一混频电路、所述第一中频放大及滤波电路、所述第一衰减器、所述第二混频电路、所述第二中频放大及滤波电路、所述功分器依次连接；所述功分器还分别与所述第三中频放大及滤波电路、所述第四中频滤波电路相连；所述第一锁相环电路与所述第一混频电路相连，所述第二锁相环电路与所述第二混频电路相连；所述第四中频滤波电路还与所述数字信号处理单元相连；所述标频单元分别与所述频合单元、所述数字信号处理单元相连，所述数字信号处理单元还与所述控制单元相连。

2.根据权利要求1所述的北斗RDSS监测接收机，其特征在于，所述可选择放大或衰减电路包括开关，第二低噪声放大器和第二衰减器，所述开关的固定端与所述第一带通滤波器相连，所述开关的可动端可选择连接所述第二低噪声放大器或者所述第二衰减器，所述第二低噪声放大器和所述第二衰减器均与所述第二带通滤波器相连。

3.根据权利要求1所述的北斗RDSS监测接收机，其特征在于，所述第一中频放大及滤波电路包括依次连接的第一中频放大器、第一中频滤波器、第二中频放大器、第二中频滤波器，所述第一中频放大器还与所述第一混频电路相连，所述第二中频滤波器还与所述第一衰减器相连。

4.根据权利要求1所述的北斗RDSS监测接收机，其特征在于，所述第二中频放大及滤波电路包括依次连接的第三中频滤波器、第三中频放大器、第四中频滤波器，所述第三中频滤波器还与所述第二混频电路相连，所述第四中频滤波器还与所述功分器相连。

5.根据权利要求1所述的北斗RDSS监测接收机，其特征在于，所述第三中频放大及滤波电路包括依次连接的第四中频放大器、第五中频滤波器，所述第四中频放大器还与所述功分器相连。

6.根据权利要求1所述的北斗RDSS监测接收机，其特征在于，所述第四中频滤波电路包括第六中频滤波器，所述第六中频滤波器与所述功分器相连，所述第六中频滤波器还与所述数字信号处理单元相连。

7.根据权利要求1所述的北斗RDSS监测接收机，其特征在于，所述数字信号处理单元包括放大器、模数转换电路、FPGA处理器、时钟产生与分配电路；其中，所述放大器、所述模数转换电路和所述FPGA处理器依次连接，所述放大器还与所述射频单元相连，所述时钟产生与分配电路分别与所述模数转换电路、所述FPGA处理器、所述标频单元相连，所述FPGA处理器还与所述控制单元相连。

8.根据权利要求1所述的北斗RDSS监测接收机，其特征在于，所述标频单元包括功率监测器、恒温晶体振荡器、锁相环、一级放大器、二级放大器；所述功率监测器与所述恒温晶体振荡器相连，所述锁相环连接在所述恒温晶体振荡器的输入端和输出端，所述恒温晶体振荡器还与所述一级放大器相连，所述一级放大器还与所述二级放大器相连，所述二级放大器还分别与所述频合单元、所述数字信号处理单元相连。

9.根据权利要求1所述的北斗RDSS监测接收机，其特征在于，所述射频单元为两个，所述标频单元为一个，数字信号处理单元为一个，控制单元为一个。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的北斗RDSS监测接收机，其特征在于，所述控制单元为CPCI工控机。