CN207399183U - 一种伪卫星信号发射机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种伪卫星信号发射机，包括FPGA控制模块、射频模块和天线；所述FPGA控制模块基于FPGA实现，包括晶振源、频率综合器、C/A码发生器、D/A模块和控制模块；晶振源、频率综合器、C/A码发生器依次相连，C/A码发生器还连接D/A模块和控制模块；所述射频模块包括载波发生器、射频调制器和射频增益控制器；载波发生器、射频调制器、射频增益控制器依次相连，载波发生器还连接晶振源、C/A码发生器和控制模块，射频调制器还连接D/A模块，射频增益控制器还连接控制模块；所述天线连接射频增益控制模块的输出。本实用新型可模拟GPS信号，产生压制宽带干扰，可用于低空领域的重点敏感区域监管。
Description
技术领域
本实用新型属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种伪卫星信号发射机。
背景技术
全球卫星导航系统作为国家战略基础设施，在军事、航空航天、金融、交通、电力、通信、测绘、日常出行等方面得到广泛应用，为各行各业甚至每个人提供了基础的位置及时间信息，其安全使用、不被乱用、以及敌(恶)意使用已经成为维持社会稳定和保护国家安全的首要任务。例如，近年来以多旋翼无人机为代表的民用导航终端产品得到广泛普及，已成为许多行业不可或缺的重要工作手段。然而值得注意的是，“遍地开花”式的无人机对军事重地、国家机关、核电站、油库、监狱等重点区域的监管安全造成了新的威胁。
2017年4月份以来，成都双流机场净空保护区因屡遭无人机入侵，致使百架航班备降、返航或延误，虽未造成严重的飞行安全事件，但仍在国内引起轩然大波。截止2016年，国内从事无人机研发和生产销售的企业超过了400家，对于消费级无人机的操作人员需求总量超过了10万，我国拥有相关机构颁发的具有无人机合格证的操作人员仅为2142个，每年差不多都有2万架无人机处于黑飞状态。由于相关的法律法规还不完善，监控手段及反制手段的缺失，致使无人机黑飞已经成为了棘手的国际化的社会问题。
从低功耗欺骗压制“系统级”的角度，构建低空领域的安全环境，开发低空领域的反无人机设备，可有效解决无人机黑飞的关键技术问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型设计了一种伪卫星信号发射机，利用该伪卫星信号发射机可构建低空领域的安全环境。
本实用新型提供的一种伪卫星信号发射机，包括：
FPGA控制模块、射频模块和天线；
所述FPGA控制模块基于FPGA实现，包括晶振源、频率综合器、C/A码发生器、D/A模块和控制模块；晶振源、频率综合器、C/A码发生器依次相连，C/A码发生器还连接D/A模块和控制模块；
所述射频模块包括载波发生器、射频调制器和射频增益控制器；载波发生器、射频调制器、射频增益控制器依次相连，载波发生器还连接晶振源、C/A码发生器和控制模块，射频调制器还连接D/A模块，射频增益控制器还连接控制模块；
所述天线连接射频增益控制模块的输出。
进一步的，所述C/A码发生器由两个10级线性反馈移位寄存器构成，分别记为第一线性反馈移位寄存器和第二线性反馈移位寄存器；第一线性反馈移位寄存器和第二线性反馈移位寄存器的最终输出连接第一异或加法器；
所述第一线性反馈移位寄存器由10个异步复位触发器连接构成，其中：
第一级异步复位触发器的输入端d用来接收输入数据；
其余异步复位触发器的连接方式为：相邻异步复位触发器中，前一级异步复位触发器的输出端q连接后一级异步复位触发器的输入端d；
第三级和第十级异步复位触发器的输出端q与第二异或加法器相连，第二异或加法器的输出连接第一级异步复位触发器的输入端d；
第十级异步复位触发器的输出端的输出为最终输出；
所述第二线性反馈移位寄存器由10个异步复位触发器构成，其中：
第一级异步复位触发器的输入端clk用来接收输入数据；
其余异步复位触发器的连接方式为：相邻异步复位触发器中，前一级异步复位触发器的输出端q连接后一级异步复位触发器的输入端d；
第二级、第三级、第六级、第八级、第九级和第十级异步复位触发器的输出端q与第三异或加法器相连，第三异或加法器的输出连接第一级异步复位触发器的输入端d；
预先设定的两级异步复位触发器的输出连接第四异或加法器。
和现有技术相比，本实用新型具有如下特点和有益效果：
(1)本实用新型可模拟GPS信号，产生压制宽带干扰，可用于低空领域的重点敏感区域监管；
(2)本实用新型利用两个10级线性反馈移位寄存器构成C/A码发生器，并解决了两个线性反馈移位寄存器同步时钟上的传输延迟，从而可获得稳定的C/A码。
附图说明
图1为本实用新型伪卫星信号发射机的结构框图；
图2为C/A码发生器的原理图；
图3为异步复位触发器的符号示意图；
图4为G1寄存器的结构示意图；
图5为G2寄存器的结构示意图；
图6为C/A码发生器的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
见图1，本实用新型伪卫星信号发射机包括FPGA控制模块、射频模块和天线，所述FPGA控制模块基于FPGA实现，主要用来产生C/A码信号，其主要包括晶振源、频率综合器、C/A码发生器、D/A模块和控制模块。晶振源、频率综合器、C/A码发生器依次相连，另外，C/A码发生器还连接D/A模块和控制模块。
所述射频模块主要用来将C/A码转换为射频信号，其主要包括载波发生器、射频调制器和射频增益控制器，载波发生器、射频调制器、射频增益控制器依次相连，另外，载波发生器还连接晶振源、C/A码发生器和控制模块，射频调制器还连接D/A模块，射频增益控制器还连接控制模块。
所述天线连接射频增益控制模块的输出端，用来将其输出的射频信号发射出去。
本实用新型中，所述D/A模块用来对基带信号进行电平转换，使输出信号能与所述射频调制器进行匹配。本具体实施方式中，所述D/A模块采用ADI公司的AD8138运算放大器；所述射频调制器采用ADL5375调制芯片；所述载波发生器具体采用DDS芯片实现载波发生。
本实用新型中，所述晶振源用来给所述C/A码发生器、所述载波发生器中的DDS模块提供高精度时钟。所述C/A码发生器用来产生基带信号，所产生的基带信号经所述D/A模块进行模数转换后，经所述射频调制器调制到卫星频段L1，并输出射频信号。所述射频增益控制器对射频信号进行功率放大，并经所述天线发射出去。所述控制模块用来给所述C/A码发生器、所述载波发生器、所述射频增益控制器发送指令，以控制所输出模拟GPS信号的频率和功率。
由于射频调制器输出的射频信号是模拟GPS信号，其频率带宽与实际卫星带宽吻合，经输出功率经放大后，可视为压制性宽带干扰。本实用新型输出增益可控，其输出可作为原型系统的宽带干扰源。
所述C/A码发生器所产生的C/A为一种PRN码，见图2，其由两个10级线性反馈移位寄存器G1和G2(后文简记为寄存器G1、寄存器G2)移位运算生成，时钟为1.023MHz，C/A码有1023个码片，C/A码持续周期是1ms。当寄存器有n位时，生成序列长度为2n-1。寄存器G1和G2都是10级，因此可生成长度为1023比特的伪随机序列。
对于寄存器G2，不同卫星对应不同的码相位选择方式和码相位输出延迟，对所选择的码相位进行模2加法后，再做出相应的延迟输出。最后寄存器G1和G2的延迟输出进行模2加法就得到对应不同卫星的C/A码。码选择比特的位置决定卫星编号，对32颗卫星有32个单独的C/A码，其余5个保留为地面传输等用途。
下面将提供C/A码发生器的具体实现方式。
本具体实施方式中，所述C/A码发生器利用两个10级线性反馈移位寄存器，线性反馈移位寄存器由异步复位触发器构成。每逢周6的子夜零点时刻，线性反馈移位寄存器被复位到“1”的状态。复位控制端rst在使能情况下输入复位信号时，各异步复位触发器的输出状态均设定逻辑“1”。
见图3，异步复位触发器有三个输入端d、clk、rst，以及两个输出端q、qb，其中，d为寄存器位输入端，clk为时钟控制输入端，rst为复位控制输入端。当rst＝0时，寄存器复位，即rst＝0为有效信号；当rst＝1且clk为上升沿时，q输出d的值，qb输出为d的取反值。
异步复位触发器的输入输出真值见表1。
表1异步复位触发器真值表
| rst | d | clk | q | qd |
| 0 | ╳ | ╳ | 1 | 0 |
| 1 | ╳ | 0 | 保持 | 保持 |
| 1 | ╳ | 1 | 保持 | 保持 |
| 1 | 0 | 上升沿 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 上升沿 | 1 | 0 |
见图4，所述寄存器G1由10个异步复位触发器首尾相连构成，10个异步复位触发器依次记为dff1、dff2、……dff10，其寄存器位输入端分别记为输入端d1、d2、……d10，其输出端q分别记为q(1)、q(2)、……q(10)。dff1的输入端d1用来接收输入数据，其余异步复位触发器的连接方式为：相邻异步复位触发器中，前一级异步复位触发器的输出端q连接后一级异步复位触发器的输入端d；dff3和dff10的输出端q与第二异或加法器相连，所述第二异或加法器的输出连接dff1的输入端d1。dff10的输出端q(10)即为最终的输出d0。时钟上升沿触发的情况下，如此连接，可实现每一位向后移动的效果。
见图5，所述寄存器G2由10个异步复位触发器构成，10个异步复位触发器依次记为1、2、3、……10。所述寄存器G2中，10个异步复位触发器首位相连，第一级异步复位触发器的输入端clk用来接收输入数据；第二级、第三级、第六级、第八级、第九级、第十级异步复位触发器的输出连接第三异或加法器，所述第三异或加法器的输出连接第一级异步复位触发器的输入端d；规定的两级异步复位触发器的输出连接第四异或加法器，本实施例中，选择第六级和第九级异步复位触发器的输出连接第四异或加法器，该第四异或加法器的输出记为最终的输出d3。所选择的两个异步复位触发器关系到延时多少，选择不一样组合的异步复位触发器连接第四异或加法器，延时效果是不一样的。
见图6，寄存器G1和G2的最终输出连接第一异或加法器，即可输出所需C/A码了，这里也称GOLD码。210-1个不一样状态的C/A码，就可以让24个卫星进行分开使用，但每一列C/A码的码长和数码率以及频率是一样的。
上述仅提供了本实用新型的一种或几种具体实施方式，但并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型相同的测试及仿真方法，均应列入本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种伪卫星信号发射机，其特征是，包括：
FPGA控制模块、射频模块和天线；
所述FPGA控制模块基于FPGA实现，包括晶振源、频率综合器、C/A码发生器、D/A模块和控制模块；晶振源、频率综合器、C/A码发生器依次相连，C/A码发生器还连接D/A模块和控制模块；
所述射频模块包括载波发生器、射频调制器和射频增益控制器；载波发生器、射频调制器、射频增益控制器依次相连，载波发生器还连接晶振源、C/A码发生器和控制模块，射频调制器还连接D/A模块，射频增益控制器还连接控制模块；
所述天线连接射频增益控制模块的输出。
2.如权利要求1所述的一种伪卫星信号发射机，其特征是：
所述C/A码发生器由两个10级线性反馈移位寄存器构成，分别记为第一线性反馈移位寄存器和第二线性反馈移位寄存器；第一线性反馈移位寄存器和第二线性反馈移位寄存器的最终输出连接第一异或加法器；
所述第一线性反馈移位寄存器由10个异步复位触发器连接构成，其中：
第一级异步复位触发器的输入端d用来接收输入数据；
其余异步复位触发器的连接方式为：相邻异步复位触发器中，前一级异步复位触发器的输出端q连接后一级异步复位触发器的输入端d；
第三级和第十级异步复位触发器的输出端q与第二异或加法器相连，第二异或加法器的输出连接第一级异步复位触发器的输入端d；
第十级异步复位触发器的输出端的输出为最终输出；
所述第二线性反馈移位寄存器也由10个异步复位触发器构成，其中：
第一级异步复位触发器的输入端clk用来接收输入数据；
其余异步复位触发器的连接方式为：相邻异步复位触发器中，前一级异步复位触发器的输出端q连接后一级异步复位触发器的输入端d；
第二级、第三级、第六级、第八级、第九级和第十级异步复位触发器的输出端q与第三异或加法器相连，第三异或加法器的输出连接第一级异步复位触发器的输入端d；
预先设定的两级异步复位触发器的输出连接第四异或加法器。
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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2017
- 2017-09-25 CN CN201721235278.2U patent/CN207399183U/zh active Active
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