CN205176303U - 卫星三频信标接收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种卫星三频信标接收装置，包括依次信号连接的三频接收天线、前置放大器、数字接收机、PC机，三频接收天线用于接收UHF、VHF、L三个频段的电磁信号，并将接收的三路电磁信号转换为三路电平信号，前置放大器将该三频接收天线输出的三路电平信号进行放大处理后输入数字接收机，该数字接收机对接收的三路电平信号进行模数转换处理生成三路数字信号后传输至PC机，该PC机对接收的三路数字信号进行处理后生成电离层相关参数。本实用新型能够接收低轨卫星发射的150MHz、400MHz、1066.67MHz相干无线电信号，实现国内卫星观测台站的日常观测跟踪。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种卫星三频信标接收装置，属于电离层探测技术领域。
背景技术
电离层是影响无线电通讯的关键因素，近年来，关于电离层的结构变化和物理机制研究不断深入。目前，利用卫星信号作为信标，经处理得到其沿传播路径的积分效应(如电离层总电子含量TEC)及由电波路径不规则结构引起的信号闪烁，是电离层探测的重要研究方向。
三频信标接收装置是卫星信号接收系统的重要组成部分，其用于接收卫星上搭载的卫星三频信标信号仪发射的无线电信号，并利用差分多普勒技术，重建电离层的总电子密度等信息；现有的三频信标接收装置，均由国外技术研制，受加密技术的影响，仅适于接收国外的部分卫星信号，应用于科学观测试验用，难以应用于国内台站的日常观测跟踪，从而无法观测、获取国内大陆上空的电离层信息。
实用新型内容
鉴于上述原因，本实用新型的目的在于提供一种卫星三频信标接收装置，能够接收低轨卫星发射的150MHz、400MHz、1066.67MHz相干无线电信号，实现国内卫星观测台站的日常观测跟踪。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种卫星三频信标接收装置，包括依次信号连接的三频接收天线、前置放大器、数字接收机、PC机，
三频接收天线用于接收UHF、VHF、L三个频段的电磁信号，并将接收的三路电磁信号转换为三路电平信号，
前置放大器对该三频接收天线输出的三路电平信号进行放大处理后输入数字接收机，该数字接收机对接收的三路电平信号进行模数转换处理生成三路数字信号后传输至PC机，该PC机对接收的三路数字信号进行处理后生成电离层相关参数。
进一步的，
所述前置放大器包括室外放大器单元与室内放大器单元，该室外放大器单元的信号输入端与所述三频接收天线的信号输出端相连接，该室外放大器单元与室内放大器单元通过电缆连接，该室内放大器单元的信号输出端与所述数字接收机的信号输入端相连接，
该室外放大器单元接收的UHF、L频段的电平信号分别经低噪声放大器放大、带通滤波器选频滤波、宽带放大器放大、合波器合波处理后输入三路信号的合波器进行合波处理，该室外放大器单元接收的VHF频段的电平信号经低噪声放大器放大、带通滤波器选频滤波后输入该三路信号的合波器进行合波处理，该三路信号的合波器输出的一路合波信号经宽带放大器放大后经电缆传输至该室内放大器单元；
该室内放大器单元接收的一路合波信号经宽带放大器放大、分波器分波处理后输出三路信号，三路信号分别经过带通滤波器滤波、宽带放大器放大处理后还原出三个频段的电平信号。
所述数字接收机包括两块USRP母板及三块WBX收发子板，用于将接收的1066.67MHz的电平信号处理生成基带信号的WBX收发子板安装于第一块USRP母板上，用于将接收的150MHz的电平信号处理生成基带信号的WBX收发子板安装于第二块USRP母板上，用于将接收的400MHz的电平信号处理生成基带信号的WBX收发子板安装于第二块USRP母板上，该WBX收发子板处理后的基带信号输入该USRP母板，经高速模数转换器对基带信号进行模数转换处理，再经FPGA对信号进行抽取处理后生成三个频段的数字信号。
所述三频接收天线安装于金属基座上，其包括三组正交偶极子天线，接收UHF频段信号的天线长度为26.5厘米，接收VHF频段信号的天线长度为95厘米，接收L频段信号的天线长度为14厘米。
本实用新型的优点在于：
本实用新型的卫星三频信标接收装置，安装于国内卫星信号地面接收台站，能够接收国内外低轨卫星发射的150MHz、400MHz、1066.67MHz相干无线电信号，实现国内卫星观测台站的日常观测跟踪，为探测研究国内大陆上空的电离层结构提供有力的数据基础。
附图说明
图1是本实用新型的装置结构框图。
图2是本实用新型的前置放大器的原理结构框图。
图3是本实用新型的低噪声放大器的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的装置结构框图，如图所示，本实用新型公开的卫星三频信标接收装置，包括依次信号连接的三频接收天线、前置放大器、数字接收机、PC机；
三频接收天线安装于室外的金属基座(长1.5米、宽1.5米的金属底板)上，其包括三组正交偶极子天线，能够同时分别接收UHF、VHF、L三个频段的电磁信号，并将电磁信号转换为电平信号；三频接收天线的工作频率为：150MHz、400MHz、1066.67MHz，三组天线的长度由频段波长决定：接收UHF频段信号的天线长度为26.5厘米，接收VHF频段信号的天线长度为95厘米，接收L频段信号的天线长度为14厘米。
前置放大器用于将经三频接收天线转换后的三个频点的电平信号分别进行放大处理，其包括室外放大器单元与室内放大器单元，室外放大器单元的信号输入端与三频接收天线的信号输出端相连接，室外放大器单元与室内放大器单元通过电缆连接，室内放大器单元的信号输出端与数字接收机的信号输入端相连接。
如图2所示，室外放大器单元接收的UHF、L频段的电平信号分别经低噪声放大器(如图3)放大、带通滤波器选频滤波、宽带放大器放大、合波器合波处理后输入三路信号的合波器进行合波处理，同时，室外放大器单元接收的VHF频段的电平信号经低噪声放大器放大、带通滤波器选频滤波后输入三路信号的合波器进行合波处理(电缆对VHF频段的信号损耗较小，所以无需设置宽带放大器)，三路信号的合波器输出的一路合波信号经宽带放大器放大后经电缆传输至室内放大器单元；
室内放大器单元接收的一路合波信号经宽带放大器放大、分波器(图2中所示的合波器具有合波和分波功能)分波处理后输出三路信号，三路信号分别经过带通滤波器滤波、宽带放大器放大处理后还原出三个频段的电平信号。
数字接收机为软件无线电外围设备(USRP：UniversalSoftwareRadioPeripheral)，其包括两块USRP母板及三块WBX收发子板，其中一块WBX收发子板安装于一块USRP母板上，用于将接收的1066.67MHz的射频信号(工作于射频范围内的电平信号)处理生成基带信号，其余两块WBX收发子板安装于另一块USRP母板上，用于将分别接收的150MHz、400MHz的射频信号处理生成基带信号；USRP母板包括FPGA(Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)、四个高速模数转换器、时钟产生器及多个辅助模数IO线，WBX收发子板处理后的基带信号输入USRP母板，高速模数转换器对基带信号进行64MS/s的模数复采样，再经FPGA对信号进行抽取处理可得到三个频段的数字信号。
数字接收机通过USB接口连接到PC机，数字接收机处理后的三个频段的数字信号传输至PC机，由PC机对处理后的卫星数据进行存储，并利用多普勒提取和电离层信息重建软件(现有技术)，提取接收卫星信号的多普勒信息，根据多普勒信息重建电离层TEC和S4等参数。
本实用新型的安装方法是：
将三频接收天线安装于金属基座上，天线周边不应存在10度以上遮挡，在工作频率(150MHz，400MHz，1066.67MHz)上周边电磁不应有辐射；将天线的三根输出线分别连接至前置放大器的室外放大器单元，通过电缆将室外放大器单元与室内放大器单元电性连接；将数字接收机与PC机通过USB连接线连接。
以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。
Claims (4)
1.卫星三频信标接收装置，其特征在于，包括依次信号连接的三频接收天线、前置放大器、数字接收机、PC机，
三频接收天线用于接收UHF、VHF、L三个频段的电磁信号，并将接收的三路电磁信号转换为三路电平信号，
前置放大器对该三频接收天线输出的三路电平信号进行放大处理后输入数字接收机，该数字接收机对接收的三路电平信号进行模数转换处理生成三路数字信号后传输至PC机，该PC机对接收的三路数字信号进行处理后生成电离层相关参数。
2.根据权利要求1所述的卫星三频信标接收装置，其特征在于，所述前置放大器包括室外放大器单元与室内放大器单元，该室外放大器单元的信号输入端与所述三频接收天线的信号输出端相连接，该室外放大器单元与室内放大器单元通过电缆连接，该室内放大器单元的信号输出端与所述数字接收机的信号输入端相连接，
该室外放大器单元接收的UHF、L频段的电平信号分别经低噪声放大器放大、带通滤波器选频滤波、宽带放大器放大、合波器合波处理后输入三路信号的合波器进行合波处理，该室外放大器单元接收的VHF频段的电平信号经低噪声放大器放大、带通滤波器选频滤波后输入该三路信号的合波器进行合波处理，该三路信号的合波器输出的一路合波信号经宽带放大器放大后经电缆传输至该室内放大器单元；
该室内放大器单元接收的一路合波信号经宽带放大器放大、分波器分波处理后输出三路信号，三路信号分别经过带通滤波器滤波、宽带放大器放大处理后还原出三个频段的电平信号。
3.根据权利要求2所述的卫星三频信标接收装置，其特征在于，所述数字接收机包括两块USRP母板及三块WBX收发子板，用于将接收的1066.67MHz的电平信号处理生成基带信号的WBX收发子板安装于第一块USRP母板上，用于将接收的150MHz的电平信号处理生成基带信号的WBX收发子板安装于第二块USRP母板上，用于将接收的400MHz的电平信号处理生成基带信号的WBX收发子板安装于第二块USRP母板上，该WBX收发子板处理后的基带信号输入该USRP母板，经高速模数转换器对基带信号进行模数转换处理，再经FPGA对信号进行抽取处理后生成三个频段的数字信号。
4.根据权利要求1所述的卫星三频信标接收装置，其特征在于，所述三频接收天线安装于金属基座上，其包括三组正交偶极子天线，接收UHF频段信号的天线长度为26.5厘米，接收VHF频段信号的天线长度为95厘米，接收L频段信号的天线长度为14厘米。
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| CN201520971524.5U CN205176303U (zh) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | 卫星三频信标接收装置 |
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| CN201520971524.5U Active CN205176303U (zh) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | 卫星三频信标接收装置 |
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| CN (1) | CN205176303U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111443245A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-07-24 | 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） | 一种星载三频信标机及其工作方法 |
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2015
- 2015-11-30 CN CN201520971524.5U patent/CN205176303U/zh active Active
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| CN111443245A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-07-24 | 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） | 一种星载三频信标机及其工作方法 |
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