CN211579955U - 短波监测接收机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种短波监测接收机，包括天线、电压转换单元、短波信号滤波单元、第一变频单元、第二变频单元、FPGA信号处理单元、音频处理单元和上位机。应用于对空中短波AM/DSB/SSB/CW信号进行监测。本发明的短波信号滤波单元是将短波分为十个频段分别进行预选带通滤波，来滤除干扰，有效提高接收到监测信号的信噪比；对所监测的短波信号进行两次变频以后再采样并使用FPGA进行数字解调，相比于直接射频采样技术，抗干扰能力更好，灵敏度更好，能接收到更小的信号，监测更多电台信号；FPGA信号处理单元对短波信号的AM/DSB/SSB/CW几种调制方式都可以进行有效的数字解调，而且经分析计算可得到短波信号强度以及调制度等各项技术参数并上传到上位机进行保存记录。
Description
技术领域
本实用新型涉及短波监测领域，尤其涉及一种针对短波信号进行监测接收的接收机。
背景技术
随着短波通信的发展，短波电台的数量在不断增加，频道资源日趋减少，出现了一定的频段重复利用和互相干扰的问题。对短波进行监测可以及时掌握收测地的短波信号质量，从而加强对短波频谱的管理，使有效的频谱资源得到合理利用，同时对短波信号质量和有效覆盖发挥着重要作用。因此对短波监测技术的研究有着重要意义。
本实用新型短波监测接收机采用十波段分段滤波和两次变频技术与直接射频采样接收机相比，具有更好的抗干扰能力、更高的灵敏度等诸多优点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以监测记录短波信号解调后的数据和各项技术参数的短波监测接收机。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种短波监测接收机，包括天线、电压转换单元、短波信号滤波单元、第一变频单元、第二变频单元、FPGA信号处理单元、音频处理单元和上位机；
电压转换单元的电源输入端口与外部电源相连，电源输出端口分别与短波信号滤波单元、第一变频单元、第二变频单元、FPGA信号处理单元和音频处理单元的电源输入端口相连；短波信号滤波单元的短波信号输入端口与天线相连，短波信号输出端口与第一变频单元的信号输入端口相连；第一变频单元的第一中频信号输出端口与第二变频单元的信号输入端口相连；第二变频单元的第二中频信号输出端口与FPGA信号处理单元的信号输入端口相连；FPGA信号处理单元的音频信号输出端口与音频处理单元的信号输入端口相连，信号指标输出端口和参数设置输入端口分别与上位机相连；音频处理单元的音频信号输出端口与外部设备相连。
其中，短波信号滤波单元包括第一至第十波段预选滤波器和控制选择电路；
第一至第十波段预选滤波器的短波信号输入端口分别与天线相连，短波信号输出端口分别与控制选择电路的信号输入端口相连；控制选择电路的选路短波信号输出端口与第一变频单元的信号输入端口相连。
其中，第一变频单元包括第一本振电路、第一混频电路、第一滤波电路以及第一放大电路；
第一混频电路的短波信号输入端口与短波信号滤波单元的短波信号输出端口相连，本振信号输入端口和第一本振电路的本振信号输出端口相连，第一中频信号输出端口依次经第一滤波电路和第一放大电路与第二混频单元的信号输入端口相连。
其中，第二变频单元包括第二本振电路、第二混频电路、第二滤波电路和第二放大电路；
第二混频电路的信号输入端口与第一变频单元的第一中频信号输出端口相连，本振信号输入端口和第二本振电路的本振信号输出端口相连，第二中频信号输出端口依次经第二滤波电路和第二放大电路与FPGA信号处理单元的信号输入端口相连。
其中，FPGA信号处理单元包括AD采样电路、数字解调电路和DA 数模转换电路；
AD采样电路的中频信号输入端口与第二变频单元的第二中频信号输出端口相连，数字中频信号输出端口与数字解调电路的信号输入端口相连；数字解调电路的音频信号输出端口与DA数模转换电路的信号输入端口相连，信号指标输出端口和参数设置输入端口分别与上位机相连；DA数模转换电路的音频信号输出端口与音频处理单元的信号输入端口相连。
其中，音频处理单元包括第三滤波电路、第三放大电路和音量控制电路；
第三滤波电路的音频信号输入端口与FPGA信号处理单元的音频信号输出端口相连，音频信号输出端口依次经音量控制电路和第三放大电路与外部设备相连。
本实用新型与现有技术相比的优点为：
1.短波信号滤波单元中十个波段的预选滤波器，可以使接收机具有更好的频道选择性，有效滤除干扰信号，提高接收信号信噪比。
2.两次变频将短波信号变到低频进行处理，不仅方便进行数字信号处理，还可以更好的进行窄带滤波。
3.使用FPGA进行数字信号处理，方便对AM/DSB/SSB/CW等多种调制方式的信号进行解调处理以及对各种指标的分析计算；
4.使用上位机对接收机进行控制及各项指标监测，既方便观测，也便于数据的保存记录。
附图说明
图1为本实用新型短波监测接收机原理框图。
图2为本实用新型短波信号滤波单元原理框图。
图3为本实用新型第一次变频单元原理框图。
图4为本实用新型第二次变频单元原理框图。
图5为本实用新型FPGA数字信号处理单元原理框图。
图6为本实用新型音频处理单元原理框图。
具体实施方式
下面结合附图1-6对本实用新型作进一步的描述：
如图1为本实用新型广播监测接收机原理框图，包括天线、电压转换单元、短波信号滤波单元、第一变频单元、第二变频单元、FPGA 数字信号处理单元、音频处理单元和上位机。
电压转换模块输出端为短波信号滤波单元、第一变频单元、第二变频单元、FPGA数字信号处理单元和音频处理单元供电。
天线接收到的短波信号经过短波信号滤波单元滤波后，进入第一变频单元；第一变频单元将短波信号混频到71MHZ，然后滤波和放大后进入第二变频单元；第二变频单元将71MHZ信号第二次混频到 450KHZ，经滤波和放大后进入FPGA数字信号处理单元；FPGA数字信号处理单元将信号进行AD采样由模拟信号转换为数字信号，然后使用FPGA进行数字信号处理，在FPGA中搭建数字电路解调 AM/DSB/SSB/CW短波信号，并通过串口接收上位机的解调模式选择、频点设置、音量控制等参数设置信号，然后分析计算信号电平、调制度等指标，各项指标通过串口上传到上位机进行监测，并将解调出的音频信号进行数模转换后与音量控制信号一起输入到音频处理单元；音频处理单元将音频信号进行滤波、音量控制和放大后输出。
如图2本实用新型短波信号滤波单元原理框图，包括第一至第十波段预选滤波器和控制选择电路两大部分。
第一至第十波段预选滤波器是将短波信号按频率分为了十个频段来进行分别滤波，而控制选择电路就是根据要处理的信号频段来选择对应通道的预选滤波器输出信号至第一变频单元。
本实用新型短波信号滤波单元的特点在于分为十波段滤波，有效提高接收信号的信噪比，提高抗干扰能力及灵敏度；并且该电路采用 LC搭建，结构简单，成本低。
如图3本实用新型第一变频单元原理框图，共包括第一混频电路、第一本振电路、第一滤波电路和第一放大电路。短波信号经预选滤波后和第一本振电路产生的本振信号共同进入第一混频电路，由此产生频率71MHZ的第一中频信号，经第一滤波电路进行带通滤波后进入第一放大电路进行放大。
如图4本实用新型第二变频单元原理框图，共包括第二混频电路、第二本振电路、第二滤波电路和第二放大电路。放大后的第一中频信号和第二本振电路产生的本振信号共同进入第二混频电路，第二混频电路输出频率450KHZ的第二中频信号，然后经第二滤波电路进行带通滤波后进入第二放大电路进行放大。
本实用新型第二变频单元的特点在于将第二次中频频率定为 450KHZ既便于窄带滤波，也便于进行数字信号处理。
如图5本实用新型FPGA数字信号处理单元原理框图，包括AD采样电路、数字解调电路和DA数模转换电路。AD采样电路将第二中频信号由模拟信号转换为数字信号，进入FPGA，在FPGA内部搭建数字解调电路解调短波信号，并通过串口接收上位机的解调模式选择、频点设置、音量控制等参数设置信号，然后分析计算信号电平、调制度等指标，各项指标通过串口上传到上位机进行监测，然后解调出的音频信号经DA数模转换模块进行数模转换后与音量控制信号一起输出至音频处理单元。
如图6本实用新型音频处理单元原理框图，包括第三滤波电路、第三放大单路和音量控制电路。FPGA数字信号处理单元输出的信号经过第三滤波电路进行平滑滤波，进入音量控制电路根据音量控制信号进行音量控制后再通过第三放大电路进行放大后输出。
本实用新型的原理为：
电压转换单元输出端输出稳定的电压，为短波信号滤波单元、第一变频单元、第二变频单元、FPGA数字信号处理单元和音频信号处理单元供电。
本实用新型短波监测接收机通过天线将短波信号进行接收，进入短波信号滤波单元经过十波段滤波器进行分频段预选滤波，提高接收信号信噪比，控制选择电路选择接收对应频段信号进入第一变频单元，第一混频电路将短波信号和第一本振电路产生的本振信号进行混频，产生71MHZ第一中频信号，使用带通滤波滤除由混频所产生的杂散信号，再将第一中频信号放大，输入至第二变频单元；第二混频电路将第一中频信号和第二本振电路产生的第二本振信号进行混频，产生 450KHZ第二中频信号，经过带通窄带滤波后进行第二次放大，输入至FPGA数字信号处理单元。
在FPGA数字信号处理单元中，AD采样电路采用10MHZ时钟对第二中频信号进行采样，将模拟信号转换为数字信号，传送至FPGA，在FPGA内部搭建数字解调电路，解调AM/DSB/SSB/CW信号，分析计算接收到的信号电平强度和调制度并将数据通过串口上传至上位机进行监测；解调出的音频信号通过DA数模转换电路转换为模拟信号，进入音频信号处理单元，经过平滑滤波、音量控制电路后，再进行放大输出。
上位机通过RS232串口与接收机进行通信，可以切换接收频道，控制音量；同时可以显示短波信号电平和调制度等参数以及中频信号的频谱，并且可以进行保存记录，以便追溯。
Claims (6)
1.一种短波监测接收机，其特征在于：包括天线、电压转换单元、短波信号滤波单元、第一变频单元、第二变频单元、FPGA信号处理单元、音频处理单元和上位机；
电压转换单元的电源输入端口与外部电源相连，电源输出端口分别与短波信号滤波单元、第一变频单元、第二变频单元、FPGA信号处理单元和音频处理单元的电源输入端口相连；短波信号滤波单元的短波信号输入端口与天线相连，短波信号输出端口与第一变频单元的信号输入端口相连；第一变频单元的第一中频信号输出端口与第二变频单元的信号输入端口相连；第二变频单元的第二中频信号输出端口与FPGA信号处理单元的信号输入端口相连；FPGA信号处理单元的音频信号输出端口与音频处理单元的信号输入端口相连，信号指标输出端口和参数设置输入端口分别与上位机相连；音频处理单元的音频信号输出端口与外部设备相连。
2.根据权利要求1所述的短波监测接收机，其特征在于：短波信号滤波单元包括第一至第十波段预选滤波器和控制选择电路；
第一至第十波段预选滤波器的短波信号输入端口分别与天线相连，短波信号输出端口分别与控制选择电路的信号输入端口相连；控制选择电路的选路短波信号输出端口与第一变频单元的信号输入端口相连。
3.根据权利要求1所述的短波监测接收机，其特征在于：第一变频单元包括第一本振电路、第一混频电路、第一滤波电路以及第一放大电路；
第一混频电路的短波信号输入端口与短波信号滤波单元的短波信号输出端口相连，本振信号输入端口和第一本振电路的本振信号输出端口相连，第一中频信号输出端口依次经第一滤波电路和第一放大电路与第二混频单元的信号输入端口相连。
4.根据权利要求1所述的短波监测接收机，其特征在于：第二变频单元包括第二本振电路、第二混频电路、第二滤波电路和第二放大电路；
第二混频电路的信号输入端口与第一变频单元的第一中频信号输出端口相连，本振信号输入端口和第二本振电路的本振信号输出端口相连，第二中频信号输出端口依次经第二滤波电路和第二放大电路与FPGA信号处理单元的信号输入端口相连。
5.根据权利要求1所述的短波监测接收机，其特征在于：FPGA信号处理单元包括AD采样电路、数字解调电路和DA数模转换电路；
AD采样电路的中频信号输入端口与第二变频单元的第二中频信号输出端口相连，数字中频信号输出端口与数字解调电路的信号输入端口相连；数字解调电路的音频信号输出端口与DA数模转换电路的信号输入端口相连，信号指标输出端口和参数设置输入端口分别和上位机相连；DA数模转换电路的音频信号输出端口与音频处理单元的信号输入端口相连。
6.根据权利要求1所述的短波监测接收机，其特征在于：音频处理单元包括第三滤波电路、第三放大电路和音量控制电路；
第三滤波电路的音频信号输入端口与FPGA信号处理单元的音频信号输出端口相连，音频信号输出端口依次经音量控制电路和第三放大电路与外部设备相连。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115792376A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-03-14 | 成都九洲迪飞科技有限责任公司 | 一种宽带频谱监测系统及方法 |
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2020
- 2020-04-16 CN CN202020564530.XU patent/CN211579955U/zh not_active Expired - Fee Related
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