CN216718705U - 一种罗兰c信号产生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的属于罗兰C技术领域，具体为一种罗兰C信号产生器，包括中央处理器，所述中央处理器连接罗兰C定时器、脉冲控制模块、罗兰C产生模块、数据编码调制模块、噪声产生模块，所述罗兰C定时器通过接收所述铷钟的10MHz频标信号及1PPS信号，产生罗兰C信号产生器的基本定时信号，并实现调制控制功能，所述脉冲控制模块主要确定罗兰C信号的相位编码和对Eurofix调制量的控制，本实用新型使罗兰C信号产生器具备产生随机噪声干扰的罗兰C信号发播能力，并可对发射信号强度及噪声进行精确控制，为罗兰C接收机的研制和调试提供模拟的激励信号。

Description

一种罗兰C信号产生器

技术领域

本实用新型涉及罗兰C技术领域，具体为一种罗兰C信号产生器。

背景技术

罗兰C是于五十年代末在第二次世界大战中期成功研制罗兰A的基础上改进并投入使用的远程双曲线导航系统，1974年向民用开放；罗兰C的地面发射系统是由至少3个发射台组成的台链，彼此精确同步；用户接收来自2个台的信号时，只要测出它们到达的时间差，便知道自己处于一条以这两个台为焦点的双曲线上；同时又测出另外两个台信号的时间差，便又得知处于另一条双曲线上；显而易见，用户必然处于这两条双曲线的交点上，从而可确定出用户的位置；从1945年到1974年，罗兰仅由美、苏两个大国掌握，苏联建立了类似于罗兰C 的恰卡导航系统，后加拿大加入美国的罗兰C应用体系，八十年代中期国际航空界正式启用罗兰C，随后欧盟建立了多个罗兰C台链，日本、韩国、我国、印度也都相继建了台链；到目前为止，全世界共建成了30多个罗兰C台链；在陆基无线电导航系统中，罗兰C的用户是最多的，大多数是用于航海的导航及授时，也有部分用作航空和陆上授时。

我国的罗兰C系统包括BPL长波授时系统和“长河二号”系统；随着我国BPL 长波授时系统和“长河二号”系统现代化技术升级改造的完成，我国的罗兰C 系统实现了时码数据信息的发播，并且完成了“长河二号”系统与我国国家标准时间UTC的溯源同步，所以已知地理位置的用户可以使用罗兰C接收机接收 BPL长波授时信号或长河二号信号获取精确的时间信息和标准的频率信息，从而实现了我国罗兰C系统的导航、授时一体化。

现有的罗兰C信号产生器研制较早，其基于以往升级改造前的罗兰C系统及其信号体制研制而成，其功能简单，无时码数据信息及模拟噪声与干扰信号等，已不能满足新改造的罗兰C系统建设以及罗兰C导航、定时型接收机的研制开发、测试等需求，为此，我们提出一种罗兰C信号产生器。

实用新型内容

鉴于上述和/或现有一种罗兰C信号产生器中存在的问题，提出了本实用新型。

因此，本实用新型的目的是提供一种罗兰C信号产生器，通过模块化的设计实现了采用FPGA技术及高速D/A转换实现对罗兰C信号产生器设备的电路及原理设计，能够解决上述提出不能满足新改造的罗兰C系统建设以及罗兰C导航、定时型接收机的研制开发、测试等需求的问题。

为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了如下技术方案：

一种罗兰C信号产生器，其包括：中央处理器，所述中央处理器连接罗兰 C定时器、脉冲控制模块、罗兰C产生模块、数据编码调制模块、噪声产生模块；

所述罗兰C定时器通过接收铷钟的10MHz频标信号及1PPS信号，产生罗兰 C信号产生器的基本定时信号，并实现调制控制功能；

所述脉冲控制模块主要确定罗兰C信号的相位编码和对Eurofix调制量的控制；

所述罗兰C产生模块主要在所述罗兰C定时器和所述脉冲控制模块的控制下完成罗兰C脉冲组信号的产生；

所述数据编码调制模块主要是接收外部时间源的串口标准时码信息，然后对其进行CRC编码和RS编码，最后对编码后的数据进行Eurofix数据调制；

所述噪声产生模块主要负责随机噪声和单频干扰的产生；

所述信号合成匹配滤波主要完成罗兰C地波信号、天波信号和噪声的叠加合成、滤波并通过信号输出进行输出。

作为本实用新型所述的一种罗兰C信号产生器的一种优选方案，其中：所述中央处理器连接上位机，所述中央处理器还连接键盘和显示器。

作为本实用新型所述的一种罗兰C信号产生器的一种优选方案，其中：所述上位机是可以直接发出操控命令的计算机，所述中央处理器对所述上位机的命令进行接收和处理，所述键盘用来控制上位机，所述显示器用来显示数据。

作为本实用新型所述的一种罗兰C信号产生器的一种优选方案，其中：所述罗兰C定时器主要为整个模拟器提供工作时钟、组重复周期GRP、调制控制信号以及需要调制的信息。

作为本实用新型所述的一种罗兰C信号产生器的一种优选方案，其中：所述Eurofix设置为三态脉冲位移字平衡调制。

作为本实用新型所述的一种罗兰C信号产生器的一种优选方案，其中：所述罗兰C产生模块将产生四组台链信号。

作为本实用新型所述的一种罗兰C信号产生器的一种优选方案，其中：所述噪声产生模块与台链四信号产生模块共用一个信号产生模块。

作为本实用新型所述的一种罗兰C信号产生器的一种优选方案，其中：所述信号合成匹配滤波将罗兰C地波信号、天波信号、干扰噪声通过功率合成器实现合成。

与现有技术相比：通过模块化的设计实现了采用FPGA技术及高速D/A转换实现对罗兰C信号产生器设备的电路及原理设计，使罗兰C信号产生器具备产生随机噪声干扰的罗兰C信号发播能力，并可对发射信号强度及噪声进行精确控制，为罗兰C接收机的研制和调试提供模拟的激励信号；

罗兰C信号产生器可产生四个台链的罗兰C脉冲信号，共二十个台站的罗兰C发射信号，并且每台站的信号电平可单独调节设置，方便为各类罗兰C接收机的研制、调试以及测试提供模拟的激励信号，并可用于各类罗兰C定时型接收机的时延标定和校准；

噪声产生模块与台链四信号产生模块共用一个信号产生模块，这两个模块在同一时间，只能选择其中一个进行工作，且噪声产生模块产生随机噪声和单频干扰噪声。

附图说明

图1为本实用新型提供的整体模块连接图；

图2为本实用新型提供的罗兰C定时器内部结构图。

图中：中央处理器1、上位机11、键盘12、显示器13、铷钟2、罗兰C定时器3、脉冲控制模块4、罗兰C产生模块5、数据编码调制模块6、噪声产生模块7、信号合成匹配滤波8、信号输出9。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型提供一种罗兰C信号产生器，具有使罗兰C信号产生器具备产生随机噪声干扰的罗兰C信号发播能力，并可对发射信号强度及噪声进行精确控制的优点，请参阅图1-2，包括中央处理器1、铷钟2、罗兰C定时器3、脉冲控制模块4、罗兰C产生模块5、数据编码调制模块6、噪声产生模块7、信号合成匹配滤波8和信号输出9；

进一步的，中央处理器1连接上位机11，中央处理器1包括上位机11、键盘12和显示器13，具体的，中央处理器1连接罗兰C定时器3、脉冲控制模块 4、罗兰C产生模块5、数据编码调制模块6、噪声产生模块7，中央处理器1连接上位机11，中央处理器1还连接键盘12和显示器13，通过中央处理器1连接罗兰C定时器3、脉冲控制模块4、罗兰C产生模块5、数据编码调制模块6、噪声产生模块7，再通过中央处理器1连接上位机11，使上位机11发生的命令被中央处理器1接收和处理，并对罗兰C定时器3、脉冲控制模块4、罗兰C产生模块5、数据编码调制模块6、噪声产生模块7进行控制，从而达到控制的效果，通过中央处理器1连接键盘12和显示器13，使数据在显示器13上显示，且通过键盘12进行操作，进而达到显示数据和方便操作的效果。

进一步的，罗兰C定时器3连接中央处理器1，具体的，通过罗兰C定时器3通过接收铷钟2的10MHz频标信号及1PPS信号，产生罗兰C信号产生器的基本定时信号，并实现调制控制功能，从而达到提供罗兰C信号及特定授时信号格式，确定组重复周期的效果，且达到提供数据调制控制功能的效果，当罗兰C定时器运行时，首先是内外频标的自动选择，其基本原则是优先选择外部频标，当外部没有输入时选择内部频标，时间基准1PPS的自动选择，原则同上，再由所选1PPS控制触发10MHz分频产生帧同步信号frame，周期为一帧电文编码周期，每150个组重复间隔GRI有1PPS复位一次，以此来调整由于频标不准造成的本地定时信号误差，再由帧同步信号控制分频产生组重复周期GRP信号，脉冲宽度为10ms，周期为系统默认的BPL重复周期或输入的指定重复周期，最后由组重复周期GRP控制触发产生调制控制信号，脉冲宽度为400us，周期为1ms，即每个罗兰C信号对应一个脉冲控制信号，并以此来触发产生罗兰C信号。

进一步的，脉冲控制模块4连接中央处理器1，具体的，脉冲控制模块4用来确定罗兰C信号的相位编码和对Eurofix调制量的控制，在罗兰C脉冲控制模块运行时，首先根据罗兰C定时器3产生的组重复周期GRP信号和调制控制信号产生确定每个组重复间隔GRI中的罗兰C信号的脉冲序号，再根据罗兰C 信号的八码元、二相二周期互补码的编码规则完成对每个罗兰C脉冲信号的相位编码，其中正“+”编码为原始信号，“-”编码为原始信号取反，并且奇数周期和偶数周期轮流编制原码和补码，即A码和B码，最后依据数据调制模块确定的调制图样，通过反馈调整调制控制信号实现对罗兰C信号的1us超前、滞后等调制，其中脉冲控制模块4型号设置为GU999-SR-PDC-ZC8D。

进一步的，罗兰C产生模块5连接中央处理器1，具体的，罗兰C产生模块 5用来在罗兰C定时器3和脉冲控制模块4的控制下完成罗兰C脉冲组信号的产生，罗兰C产生模块5将产生四组台链信号，通过根据罗兰C信号标准波形的表达式，产生罗兰C信号，将其预先存储在ROM表中，由GRP信号和调制控制信号控制时序关系读取ROM表，从而产生罗兰C信号，其中罗兰C产生模块5 型号设置为HK-SG30000PRO。

进一步的，数据编码调制模块6连接中央处理器1，具体的，数据编码调制模块是接收外部时间源的串口标准时码信息，然后对其进行CRC编码和RS编码，最后对编码后的数据进行Eurofix数据调制，在数据编码调制模块6运行时，首先将时码数据按照罗兰C授时电文格式编排56bit，再将56bit的数据进行 CRC编码70bit，将70bit的数据进行RS编码210bit，再将完成编码的数据按照国际五号字母表进行图样对应，确定罗兰C信号每个脉冲的调制方式是“+”调制、“-”调制还是“0”调制，最后通过调整调制控制信号实现对罗兰C脉冲信号的调制，其中数据编码调制模块型号设置为6DVB-T-EN300744。

进一步的，噪声产生模块7连接中央处理器1，具体的，噪声产生模块7主要负责随机噪声和单频干扰的产生，噪声产生模块7与台链四信号产生模块共用一个信号产生模块，这两个模块在同一时间，只能选择其中一个进行工作，且噪声产生模块产生随机噪声和单频干扰噪声，其中噪声产生模块7型号设置为JY-BR-ZS2。

进一步的，信号合成匹配滤波8连接中央处理器1，具体的，信号合成匹配滤波8主要完成罗兰C地波信号、天波信号和噪声的叠加合成、滤波并通过信号输出9进行输出，信号合成匹配滤波8将罗兰C地波信号、天波信号、干扰噪声通过功率合成器实现合成，其中功率合成器型号设置为TSSOP-20。

在具体使用时，本领域技术人员将罗兰C定时器3接收来自外部及铷钟2 时频基准，10MHz频标信号及1PPS秒信号，产生罗兰C信号产生器5的基本定时信号，为整个罗兰C信号产生器提供工作时钟、调制控制信号以及需要调制的信息；在罗兰C信号产生器5内部的罗兰C定时器和脉冲控制模块4的控制下，罗兰C产生模块5产生天地波的四个台链的罗兰C脉冲信号，每个台链可模拟三到五个台站的发射信号，并且每台站的信号电平可单独调节设置，其中第四个台链与噪声产生模块共用一个信号产生模块，当噪声产生模块7生效时，台链四的罗兰C产生模块5就不能发出信号，同样，当台链四的罗兰C产生模块5生效时，噪声产生模块7就将不能发出信号，然后脉冲控制模块4完成罗兰C相位编码和罗兰C信号包周差控制，再由数据编码调制模块进行时码数据调制，由随机噪声产生模块7产生随机噪声，最后完成罗兰C地波信号、天波信号和随机噪声的叠加合成，经过D/A转换、VGA自动增益控制以及滤波后产生罗兰C脉冲输出信号，从而达到使罗兰C信号产生器具备产生随机噪声干扰的罗兰C信号发播能力，并可对发射信号强度及噪声进行精确控制，为罗兰C接收机的研制和调试提供模拟的激励信号的效果，且罗兰C信号产生器5可产生四个台链的罗兰C脉冲信号，共二十个台站的罗兰C发射信号，并且每台站的信号电平可单独调节设置，方便为各类罗兰C接收机的研制、调试以及测试提供模拟的激励信号，并可用于各类罗兰C定时型接收机的时延标定和校准。

虽然在上文中已经参考实施方式对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种罗兰C信号产生器，其特征在于：包括中央处理器(1)，所述中央处理器(1)连接罗兰C定时器(3)、脉冲控制模块(4)、罗兰C产生模块(5)、数据编码调制模块(6)、噪声产生模块(7)；

所述罗兰C定时器(3)通过接收铷钟(2)的10MHz频标信号及1PPS信号，产生罗兰C信号产生器的基本定时信号，并实现调制控制功能；

所述脉冲控制模块(4)主要确定罗兰C信号的相位编码和对Eurofix调制量的控制；

所述罗兰C产生模块(5)主要在所述罗兰C定时器(3)和所述脉冲控制模块(4)的控制下完成罗兰C脉冲组信号的产生；

所述数据编码调制模块(6)主要是接收外部时间源的串口标准时码信息，然后对其进行CRC编码和RS编码，最后对编码后的数据进行Eurofix数据调制；

所述噪声产生模块(7)主要负责随机噪声和单频干扰的产生；

所述信号合成匹配滤波(8)主要完成罗兰C地波信号、天波信号和噪声的叠加合成、滤波并通过信号输出(9)进行输出。

2.根据权利要求1所述的一种罗兰C信号产生器，其特征在于，所述中央处理器(1)连接上位机(11)，所述中央处理器(1)还连接键盘(12)和显示器(13)。

3.根据权利要求2所述的一种罗兰C信号产生器，其特征在于，所述上位机(11)是可以直接发出操控命令的计算机，所述中央处理器(1)对所述上位机(11)的命令进行接收和处理，所述键盘(12)用来控制上位机(11)，所述显示器(13)用来显示数据。

4.根据权利要求1所述的一种罗兰C信号产生器，其特征在于，所述罗兰C定时器(3)主要为整个模拟器提供工作时钟、组重复周期GRP、调制控制信号以及需要调制的信息。

5.根据权利要求1所述的一种罗兰C信号产生器，其特征在于，所述Eurofix设置为三态脉冲位移字平衡调制。

6.根据权利要求1所述的一种罗兰C信号产生器，其特征在于，所述罗兰C产生模块(5)将产生四组台链信号。

7.根据权利要求1所述的一种罗兰C信号产生器，其特征在于，所述噪声产生模块(7)与台链四信号产生模块共用一个信号产生模块。

8.根据权利要求1所述的一种罗兰C信号产生器，其特征在于，所述信号合成匹配滤波(8)将罗兰C地波信号、天波信号、干扰噪声通过功率合成器实现合成。

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