CN206077392U - 一种卫星信号转发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及信号转发器，尤其涉及一种卫星信号转发器。卫星信号转发器包括机箱和设置在机箱内的核心处理单元，所述核心处理单元包括低噪放大电路、第一合路器、射频电路、模数转换器、数模转换器、信息处理控制单元和现场可编程门阵列芯片，所述低噪放大电路的输出端连接第一合路器的输入端，第一合路器的输出端连接射频电路的功分输入端，所述射频电路的下变频通道输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接现场可编程门阵列芯片的输入端。本实用新型确保了转发卫星信号质量，覆盖范围广，保证复杂的环境下，使抗干扰接收机能够稳定接收卫星信号转发器转发的信号。

Description

一种卫星信号转发器

技术领域

本实用新型涉及信号转发器，尤其涉及一种卫星信号转发器。

背景技术

目前，由于到达地面的卫星信号功率比较低，室内环境下相比室外环境接收到的卫星信号则会更低，多数卫星信号的功率在-145分贝毫瓦(dBm)下，不能满足正常的接收机检测需求，这种情况下为满足接收机的正常使用，通常在室内接收机前端设置卫星信号转发器。

到达接收机的卫星信号功率比较低，同时面临的电磁环境较为复杂，在军用背景下更是面临着各种形式的人为干扰，故非抗干扰接收机逐渐过渡为抗干扰接收机。

由于现有技术中的转发器接收天线存在一定增益，同时现有技术中的转发器自身也要对信号进行放大，因而从发射天线辐射出来的信号幅度较大。若经过空间衰减到达非抗干扰接收机天线的信号幅度远大于非抗干扰接收机噪底功率，则可以认为经过现有技术中的转发器转发之后，非抗干扰接收机噪比没有恶化。

为了使非抗干扰接收机噪比没有恶化，需要到达非抗干扰接收机天线的信号幅度远大于接收机噪底功率，然而由于目前卫星导航用接收机通常采用抗干扰接收机，抗干扰接收机的抗干扰处理普遍采用的是基于功率对消的盲抗干扰处理方法，所以会将转发信号当作干扰抑制处理，致使抗干扰接收机无法接收到转发信号。

现有技术中的转发器大多属于纯射频处理方式，设计原理为将天线接收的卫星信号，经过低噪放大、滤波和输出。这种方式信号质量的控制主要依靠滤波器来完成，滤波器在放大信号时，噪声也在放大，转发的放大信号被抗干扰接收机盲对消处理，抗干扰接收机接收不到转发信号，因此卫星信号转发器无法应用于抗干扰的设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种卫星信号转发器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种卫星信号转发器，包括机箱和设置在机箱内的核心处理单元，所述核心处理单元包括低噪放大电路、第一合路器、射频电路、模数转换器、数模转换器、信息处理控制单元和现场可编程门阵列芯片，所述低噪放大电路的输出端连接第一合路器的输入端，第一合路器的输出端连接射频电路的功分输入端，所述射频电路的下变频通道输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接现场可编程门阵列芯片的输入端，现场可编程门阵列芯片的信号再生输出端连接数模转换器的输入端，所述数模转换器的输出端连接射频电路的上变频通道输入端，所述信息处理控制单元与现场可编程门阵列芯片双向连接。

本实用新型实现的有益效果是：卫星信号转发器接收来自接收天线的卫星信号，经过低噪放大电路的低噪放大，第一合路器的合成，射频电路的分成和下变频处理，模数转换器的转换，信息处理控制单元和现场可编程门阵列芯片的解算及生成导航电文，数模转换器的转换，射频电路的上变频和合成处理过程，在处理过程中剥离了卫星信号中的噪声，产生了纯卫星信号，信号形式和质量与通用模拟器发出的卫星信号一致，弥补了现有技术的转发器在使用过程中出现的与抗干扰设备无法正常工作的问题，有效降低了卫星信号转发器的噪声，卫星信号转发器确保了转发卫星信号质量，覆盖范围广，保证复杂的环境下，使抗干扰接收机能够稳定接收卫星信号转发器转发的信号。

进一步，所述射频电路包括功分器、第二合路器、上变频通道和下变频通道，所述功分器输出端连接下变频通道的输入端，所述第二合路器的输入端连接上变频通道的输出端。

进一步，所述下变频通道包括美版全球定位下变频通道、俄版全球定位下变频通道、北斗导航二代第一波段下变频通道和北斗导航二代第三波段下变频通道，所述功分器输出端分别连接每个下变频通道的输入端，每个下变频通道的输出端连接一个模数转换器；所述上变频通道包括美版全球定位上变频通道、俄版全球定位上变频通道、北斗导航二代第一波段上变频通道和北斗导航二代第三波段上变频通道，所述第二合路器的输入端分别连接每个上变频通道的输出端，每个上变频通道的输入端连接一个数模转换器。

采用上述进一步方案的有益效果是：功分器将低噪放大的合成为一路的卫星信号分成四路，按照卫星信号形式分别进入对应的下变频通道进行下变频处理，每种形式的卫星信号通过每个模数转换器的转换；重新生成的导航电文经过每个数模转换器转换，分别进入对应的上变频通道进行上变频处理，第二合路器将经过上变频处理的信号合成一路信号由发射天线发出，完成卫星信号的转发，每种形式的卫星信号经过对应的处理过程，转发过程依据卫星信号形式进行对应的处理，处理过程快速、准确，卫星信号转发器的卫星信号转发质量和形式得到保证。

进一步，所述核心处理单元还包括发射天线，所述第二合路器的输出端连接发射天线。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二合路器合成的卫星信号经过发射天线转发给抗干扰接收机，完成卫星信号转发器转发的质量和形式得到保证的卫星信号的发射。

进一步，所述机箱前面板设置显示屏、键盘、电源指示灯和电源开关。

采用上述进一步方案的有益效果是：显示屏显示，显示如收星数量、位置信息和信号强度信息等；键盘调整各个频点信号强度，根据菜单显示内容进行选择调整；电源指示灯指示卫星信号转发器的供电情况；电源开关控制卫星信号转发器的开启和关闭。

进一步，所述机箱前面板还设置提手，提手设置在机箱前面板的两侧，左侧和右侧各设置一个。

采用上述进一步方案的有益效果是：提手方便卫星信号转发器的移动，满足正常的移位使用。

进一步，所述机箱的后面板设置射频输入接口、射频输出接口、调试接口、数据接口、通用串行总线(USB)接口和电源接口。

采用上述进一步方案的有益效果是：射频输入接口是外接天线口；调试接口是测试接口，根据内部使用情况进行测试的接口；数据接口是内部应用程序升级串口；通过通用串行总线(USB)接口接入外部设备，提高卫星信号转发器的可用性和实用性；电源接口是与电源连通的接口；射频输出接口外接发射天线。

进一步，所述射频输出接口为两个。

采用上述进一步方案的有益效果是：射频输出接口可同时连接两个发射天线，发出两个转发的卫星信号，考虑了使用者的使用需求，节省了使用者的成本。

进一步，还包括设置在机箱内的显控单元，所述显控单元与现场可编程门阵列芯片的通用串口输出端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：机箱内的显控单元将现场可编程门阵列芯片的信息进行处理，通过显示屏显示出来。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的一种卫星信号转发器的示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型实施例提供一种卫星信号转发器。

如图1所示，一种卫星信号转发器，包括机箱和设置在机箱内的核心处理单元，所述核心处理单元包括低噪放大电路、第一合路器、射频电路、模数转换器、数模转换器、信息处理控制单元和现场可编程门阵列芯片，所述低噪放大电路的输出端连接第一合路器的输入端，第一合路器的输出端连接射频电路的功分输入端，所述射频电路的下变频通道输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接现场可编程门阵列芯片的输入端，现场可编程门阵列芯片的信号再生输出端连接数模转换器的输入端，所述数模转换器的输出端连接射频电路的上变频通道输入端，所述信息处理控制单元与现场可编程门阵列芯片双向连接。

具体地，卫星信号转发器接收来自接收天线的美版全球定位频点、俄版全球定位频点、北斗导航二代第一波段频点、北斗导航二代第三波段频点的卫星信号，上述四路卫星信号分别通过低噪放大电路的低噪放大后，第一合路器合成一路信号送入射频电路，射频电路首先将输入的射频信号进行放大，再将信号通过功分器分成四路，分别送入对应的美版全球定位下变频通道、俄版全球定位下变频通道、北斗导航二代第一波段下变频通道和北斗导航二代第三波段下变频通道进行下变频处理，转换成中频信号，中频信号分别经过四个模数转换器转换成四路数字信号送入现场可编程门阵列芯片，经过现场可编程门阵列芯片和信息处理控制单元对四路数字信号进行解扩和解调处理，重新生成卫星导航电文，四路卫星导航电文分别经过四个数模转换器转换成四路对应的中频信号，通过射频模块中的对应的上变频通道的上变频处理转换为射频信号以及信号的预放大，再通过射频模块中的第二合路器合成一路射频信号经发射天线发射。与现有技术中的转发器只通过普通的滤波放大相比，具有性能稳定、增益可调、抗干扰、覆盖距离远等特点。

为了满足室内抗干扰接收机的需要，设计卫星信号转发器。使用卫星信号转发器，可以控制到达抗干扰接收机天线的信号幅度小于抗干扰接收机噪底功率，从而使抗干扰接收机不会启动盲对消处理，进而抗干扰接收机可以稳定接收到卫星信号转发器转发的信号。使用现有技术中的转发器由于引入较大噪声，不能满足以上需求，从而不能满足抗干扰相关设备的工作要求。

具体地，采用机箱厚度为17.78厘米的标准机箱结构，配置全铝机身，适应各种恶劣环境，外部结构上由螺丝多重控制，通过卯榫和螺丝双重保证整机的稳固结实。核心处理单元和显控单元通过盒子化封装和高强度螺丝固定，保证在强震下不掉线不晃动，仍可正常工作。机箱内部将核心处理单元和显控单元通过衬板和底板隔离，保证绝对的稳定可靠。

卫星信号转发器接收来自接收天线的卫星信号，经过低噪放大电路的低噪放大，第一合路器的合成，射频电路的分成和下变频处理，模数转换器的转换，信息处理控制单元和现场可编程门阵列芯片的解算及生成导航电文，数模转换器的转换，射频电路的上变频和合成处理过程，在处理过程中剥离了卫星信号中的噪声，产生了纯卫星信号，信号形式和质量与通用模拟器发出的卫星信号一致，弥补了现有技术的转发器在使用过程中出现的与抗干扰设备无法正常工作的问题，有效降低了卫星信号转发器的噪声，从而可以控制到达接收机天线的信号幅度小于接收机噪底功率，使抗干扰接收机不会启动盲对消处理，进而稳定接收到的卫星信号转发器转发的卫星信号。卫星信号转发器确保了转发卫星信号质量，覆盖范围广，保证复杂的环境下，使抗干扰接收机能够稳定接收卫星信号转发器转发的信号。

所述射频电路包括功分器、第二合路器、上变频通道和下变频通道，所述功分器输出端连接下变频通道的输入端，所述第二合路器的输入端连接上变频通道的输出端。

所述下变频通道包括美版全球定位下变频通道、俄版全球定位下变频通道、北斗导航二代第一波段下变频通道和北斗导航二代第三波段下变频通道，所述功分器输出端分别连接每个下变频通道的输入端，每个下变频通道的输出端连接一个模数转换器；所述上变频通道包括美版全球定位上变频通道、俄版全球定位上变频通道、北斗导航二代第一波段上变频通道和北斗导航二代第三波段上变频通道，所述第二合路器的输入端分别连接每个上变频通道的输出端，每个上变频通道的输入端连接一个数模转换器。

具体地，功分器将第一合路器合成的卫星信号分成四路，进入对应的下变频通道进行下变频处理，经过模数转换器转换为四路数字信号；生成的四路卫星导航电文通过四个数模转换器的转换，转换为四路中频信号，四路中频信号经过对应的上变频通道进行上变频处理，通过第二合路器合成一路射频信号。

功分器将低噪放大的合成为一路的卫星信号分成四路，按照卫星信号形式分别进入对应的下变频通道进行下变频处理，每种形式的卫星信号通过每个模数转换器的转换；重新生成的导航电文经过每个数模转换器转换，分别进入对应的上变频通道进行上变频处理，第二合路器将经过上变频处理的信号合成一路信号由发射天线发出，完成卫星信号的转发，每种形式的卫星信号经过对应的处理过程，转发过程依据卫星信号形式进行对应的处理，处理过程快速、准确，卫星信号转发器的卫星信号转发质量和形式得到保证。

所述核心处理单元还包括发射天线，所述第二合路器的输出端连接发射天线。

第二合路器合成的卫星信号经过发射天线转发给抗干扰接收机，完成卫星信号转发器转发的质量和形式得到保证的卫星信号的发射。

所述机箱前面板设置显示屏、键盘、电源指示灯和电源开关。

显示屏显示，显示如本地收星的星空图、星号信噪比显示图、导航基本信息和信号强度信息等，显示屏采用工业级7寸显示屏，用具有视觉化的图像将晦涩难懂的专业知识展现的明了清晰，一目了然，改善了使用者的体验。

键盘调整各个频点信号强度，各个频点包括美版全球定位频点、俄版全球定位频点、北斗导航二代第一波段频点和北斗导航二代第三波段频点，根据菜单显示内容进行选择调整，键盘采用3行6列不锈钢矩阵键盘，稳定耐用。

电源指示灯指示卫星信号转发器的供电情况，正常供电，则为绿色，断电则绿色常灭。

电源开关控制卫星信号转发器的开启和关闭，采用船形设计，方便耐用。

所述机箱前面板还设置提手，提手设置在机箱前面板的两侧，左侧和右侧各设置一个。

具体地，提手采用卯榫形式，全金属制作，稳定牢靠，提手方便卫星信号转发器的移动，满足正常的移位使用。

所述机箱的后面板设置射频输入接口、射频输出接口、调试接口、数据接口、通用串行总线(USB)接口和电源接口。

具体地，在衰减调节上，采用键盘输入和通用串行总线(USB)接口连接的鼠标拖拽形式进行10单位步进的大范围调节，也可以进行1步进的小范围调节，实现对各个频点衰减大小的设置，与现有技术中的转发器以旋钮为基础的物理方法相比，方便快捷，不损耗。射频输入接口、射频输出接口、调试接口、数据接口、通用串行总线(USB)接口和电源接口等对外接口均采用防水加固处理，具有良好的防水防震性能。

射频输入接口是外接天线口，采用螺纹连接器式射频同轴连接器(TNC)接头；调试接口是测试接口，根据内部使用情况进行测试的接口，采用螺纹连接器式射频同轴连接器(TNC)接头；数据接口是内部应用程序升级串口,数据接口采用蜂窝状形式,包含众多接口,节省空间；通过通用串行总线(USB)接口接入外部设备，提高卫星信号转发器的可用性和实用性,外部设备是鼠标、键盘、U盘等设备，通用串行总线(USB)接口支持热插拔，方便快捷；电源接口是与电源连通的接口，为常用交流电源输入口，电源接口为标准接线头；射频输出接口外接发射天线。

所述射频输出接口为两个。射频输出接口可同时连接两个发射天线，发出两个转发的卫星信号，考虑了使用者的使用需求，节省了使用者的成本。

一种卫星信号转发器还包括设置在机箱内的显控单元，所述显控单元与现场可编程门阵列芯片的通用串口输出端连接。

具体地，所述触摸显示屏上设有触摸按钮，通过触摸显示屏输入控制指令，对美版全球定位频点、俄版全球定位频点、北斗导航二代第一波段频点和北斗导航二代第三波段的频点进行单独的打开、关闭处理。显控单元控制显示屏以及键盘的操作，显控单元对核心处理单元的信号进行处理，通过触摸显示屏显示出来。

显控单元采用微处理器作为显控单元的处理器，具有高主频、大内存、高速图形处理的优点，可以保证绝对的安全可靠，能充分满足对于显示屏的需求。

微处理器采用Li nux系统，具有高强的稳定性。同时Li nux系统是一个具有先天病毒免疫能力的操作系统，很少受到病毒攻击，充分保证卫星信号转换器的安全性。Li nux系统的稳定，使得安装L i nux系统的显控单元常年不关而不曾宕机。

在应用程序方面，我们采用跨平台图形用户界面应用程序开发框架(Qt)平台，在保证稳定可靠的同时，具有强大的界面图形库。用户使用体验好，使用者可以方便快捷的对控制对象进行控制，同时将显示结果精确优美的进行显示。通过键盘输入的方法实现控制界面，与现有技术中的转发器的旋钮物理方式相比更可靠、方便和快捷，排除了物理调节旋钮损坏的隐形故障。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种卫星信号转发器，其特征在于，包括机箱和设置在机箱内的核心处理单元，所述核心处理单元包括低噪放大电路、第一合路器、射频电路、模数转换器、数模转换器、信息处理控制单元和现场可编程门阵列芯片，所述低噪放大电路的输出端连接第一合路器的输入端，第一合路器的输出端连接射频电路的功分输入端，所述射频电路的下变频通道输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接现场可编程门阵列芯片的输入端，现场可编程门阵列芯片的信号再生输出端连接数模转换器的输入端，所述数模转换器的输出端连接射频电路的上变频通道输入端，所述信息处理控制单元与现场可编程门阵列芯片双向连接。

2.根据权利要求1所述的一种卫星信号转发器，其特征在于，所述射频电路包括功分器、第二合路器、上变频通道和下变频通道，所述功分器输出端连接下变频通道的输入端，所述第二合路器的输入端连接上变频通道的输出端。

3.根据权利要求2所述的一种卫星信号转发器，其特征在于，所述下变频通道包括美版全球定位下变频通道、俄版全球定位下变频通道、北斗导航二代第一波段下变频通道和北斗导航二代第三波段下变频通道，所述功分器输出端分别连接每个下变频通道的输入端，每个下变频通道的输出端连接一个模数转换器；所述上变频通道包括美版全球定位上变频通道、俄版全球定位上变频通道、北斗导航二代第一波段上变频通道和北斗导航二代第三波段上变频通道，所述第二合路器的输入端分别连接每个上变频通道的输出端，每个上变频通道的输入端连接一个数模转换器。

4.根据权利要求3所述的一种卫星信号转发器，其特征在于，所述核心处理单元还包括发射天线，所述第二合路器的输出端连接发射天线。

5.根据权利要求1所述的一种卫星信号转发器，其特征在于，所述机箱前面板设置显示屏、键盘、电源指示灯和电源开关。

6.根据权利要求5所述的一种卫星信号转发器，其特征在于，所述机箱前面板还设置提手，提手设置在机箱前面板的两侧，左侧和右侧各设置一个。

7.根据权利要求1所述的一种卫星信号转发器，其特征在于，所述机箱的后面板设置射频输入接口、射频输出接口、调试接口、数据接口、通用串行总线接口和电源接口。

8.根据权利要求7所述的一种卫星信号转发器，其特征在于，所述射频输出接口为两个。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种卫星信号转发器，其特征在于，还包括设置在机箱内的显控单元，所述显控单元与现场可编程门阵列芯片的通用串口输出端连接。