CN220775828U - 一种9GHz通信单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种9GHz通信单元，包括短波天线接口，输入端外接短波接收天线，用于接收短波射频信号；通信模块，输入端与所述短波天线接口的输出端电连接，用于解调所述短波射频信号和将数据变频为卫星信号；卫星天线接口，输入端与所述通信模块的输出端电连接，输出端外接卫星通信天线，用于发射卫星信号。本实用新型使用短波通信接收信号和卫星通信发射信号，既可以实现短波通信的高抗干扰能力，也可以实现卫星通信效率高，发射功耗低的能力；可广泛应用于低功耗，恶劣环境的使用场景。

Description

一种9GHz通信单元

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体的涉及一种9GHz通信单元。

背景技术

卫星通信是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信，卫星通信的频段通常在1-10GHz之间。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；可靠性高，不易受陆地灾害的影响；通信效率高。但恶劣环境和天气对卫星通信的干扰较大，太空中的日凌现象和星食现象会中断和影响卫星通信；且在高纬度地区难以实现卫星通信。

短波通信是波长在100米～10米之间，频率范围3兆赫～30兆赫的一种无线电通信技术。短波是是唯一不受网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段，如果发生战争或灾害，各种通信网络都会受到破坏，卫星也会受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无法媲美此外，短波通信还具有设备简单、抗干扰能力强以及价格低廉等优点。但短波通信存在通信质量较差，速率低的问题。

因此，将卫星通信和短波通信进行融合，以综合卫星通信和短波通信的优点，规避两者的部分缺点是本领域技术人员的研究热点之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种9GHz通信单元，结合短波通信和卫星通信的优势，既可以实现短波通信的高抗干扰能力，也可以实现卫星通信效率高，发射功耗低的能力。

为了实现以上目的及其他目的，本实用新型是通过包括以下技术方案实现的：本实用新型提出了一种9GHz通信单元，其特征在于，包括短波天线接口，输入端外接短波接收天线，用于接收短波射频信号；通信模块，输入端与所述短波天线接口的输出端电连接，用于解调所述短波射频信号和将数据变频为卫星信号；卫星天线接口，输入端与所述通信模块的输出端电连接，输出端外接卫星通信天线，用于发射卫星信号。

在一实施例中，所述通信模块包括短波解调模块、FPGA和前端芯片，所述短波解调模块的输入端与所述短波天线接口的输出端电连接；所述FPGA与所述短波解调模块的输出端电连接；所述前端芯片的一端通过SPI接口与所述FPGA电连接，所述前端芯片的另一端与所述卫星天线接口的输入端电连接，所述前端芯片用于将数据变频为卫星信号。

在一实施例中，所述前端芯片为9GHz前端芯片，型号为ARW9644；所述FPGA的型号JFM7K325T。

在一实施例中，所述短波解调模块包括第一低通滤波器、低躁放大器、功分器、第二低通滤波器、第三低通滤波器和模数转换器，所述第一低通滤波器的输入端与所述短波天线接口的输出端电连接，所述第一低通滤波器的输出端与所述低躁放大器的输入端电连接，所述低躁放大器的输出端与所述功分器的输入端电连接；所述功分器的第一输出端与所述第二低通滤波器的输入端电连接，所述功分器的第二输出端与所述第三低通滤波器的输入端电连接；所述第二低通滤波器和第三低通滤波器的输出端分别与所述模数转换器电连接；所述模数转换器与所述FPGA电连接。

在一实施例中，所述FPGA内部通过算法生产数字本振源，所述数字本振源的频率为2MHz～30MHz。

在一实施例中，所述模数转换器采样的数字信号与所述数字本振源行正交混频，并进行数字下变频乘法运算，产生I/Q两路正交的基带数字信号；所述I/Q两路正交的基带数字信号分别经过数字滤波器和数据抽取运算，形成I/Q两路数据。

在一实施例中，所述第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的型号为LPF30；所述功分器的型号为GFH-2-805；所述模数转换器为双通道高速模数转换器，型号为AD9268。

在一实施例中，所述9GHz通信单元还包括外部数据接口，所述外部数据接口与所述通信模块的FPGA电连接，所述FPGA通过所述外部数据接口获取需要发送的数据信息。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型使用短波通信接收信号和卫星通信发射信号，既可以实现短波通信的高抗干扰能力，也可以实现卫星通信效率高，发射功耗低的能力；具体地，信号接收功能具有抗干扰能力强、接收低功耗等优点，可以实现无中继通信的特点；信号发射功能具有集成度高，体积小，发射功耗低的特性，可以借助卫星中继，快速实现关键信号的发射传输；

2、本实用新型采用9GHz前端芯片，具备小型化，低功耗的信号发射能力；且9GHz频段的无线电波在穿透能力、绕射能力和在建筑物内的传播性能等方面也具有优势；

3、本实用新型的FPGA使用I/Q两路，运行短波解调算法，可以产生高质量的解调后数据信号；

4、本实用新型还设置有外部数据接口，通信模块可以通过外部数据接口，实现将解调后的数据输出至外部设备，以供用户使用；

5、本实用新型可广泛应用于低功耗，恶劣环境的使用场景。

附图说明

图1显示为本实用新型一种9GHz通信单元的系统架构图。

图2显示为本实用新型中FPGA的数字信号解调示意图。

具体实施方式

请参阅图1-图2。以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。

须知，本实用新型所说“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序、数量或者重要性。同样，“一个”、“一”或“该”等类似词语也不表示数量限制，而只是用来表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词语前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或物件。而本实用新型所说“连接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接。

如图1所示，本实用新型提供了一种9GHz通信单元，包括短波天线接口10、通信模块20和卫星天线接口30。所述短波天线接口10的输入端外接短波接收天线，用于接收短波射频信号；所述短波天线接口10的输出端与所述通信模块20电连接，所述通信模块20的输出端与所述卫星天线接口30的输入端电连接，所述通信模块20用于解调短波射频信号，以及将数据变频为卫星信号；所述卫星天线接口30的输出端外接卫星通信天线，用于发射卫星信号。

本实用新型使用短波通信接收信号和卫星通信发射信号，在接收信号时具有抗干扰能力强，可无中继通信的特点，可以低功耗长期的完成信号接收；在发射信号时，具有集成度高，体积小，发射功耗低的特性，可以借助卫星中继，快速实现关键信号的发射传输。因此，本实用新型可广泛应用于低功耗，恶劣环境的使用场景。

所述9GHz通信单元还包括外部数据接口40，所述外部数据接口40与所述通信模块20电连接，所述通信模块20通过所述外部数据接口40获取需要发送的数据信息并将解调后的数据输出至外部设备。

如图1所示，在一些实施例中，所述通信模块20包括短波解调模块21、FPGA(现场可编程门阵列器件)22和前端芯片23，所述短波解调模块21的输入端与所述短波天线接口10的输出端电连接，用于解调所述短波天线接口10接收到的短波射频信号；所述FPGA22与所述短波解调模块21电连接，用于对获取的两路数字射频信号进行解调；所述FPGA22与所述外部数据接口40，以获取需要发送的数据信息并将解调后的数据输出至外部设备；所述前端芯片23的一端通过SPI接口与所述FPGA22电连接，所述前端芯片23的另一端与所述卫星天线接口30的输入端电连接；用于将数据变频为卫星信号。

进一步地，所述前端芯片23可以为9GHz前端芯片，型号为ARW9644。本实施例采用9GHz前端芯片是因为：在9GHz频段，卫星通信系统可以利用较小的天线产生足够的信号强度，使其具备小型化，低功耗的信号发射能力；此外，9GHz频段的无线电波在穿透能力、绕射能力和在建筑物内的传播性能等方面也具有优势。

进一步地，所述短波解调模块21包括第一低通滤波器211、低躁放大器212、功分器213、第二低通滤波器214、第三低通滤波器215和模数转换器216。所述第一低通滤波器211的输入端与所述短波天线接口10的输出端电连接，具体地，所述第一低通滤波器211的型号为LPF30，用于滤除接收到的短波射频信号中大于30MHz的高频信号。所述第一低通滤波器211的输出端与所述低躁放大器212的输入端电连接，所述低躁放大器212的输出端与所述功分器213的输入端电连接，所述低躁放大器212用于对滤波后的短波射频信号进行放大。所述功分器213的第一输出端与所述第二低通滤波器214的输入端电连接，所述功分器213的第二输出端与所述第三低通滤波器215的输入端电连接；所述功分器213型号可以为GFH-2-805，用于将放大后的短波射频信号平均分为两路频率、幅度、相位均相同的短波射频信号；所述第二低通滤波器214和第三低通滤波器21的型号为LPF30，用于滤除两路短波射频信号中大于30MHz的高频谐波分量。所述第二低通滤波器214和第三低通滤波器215的输出端分别与所述模数转换器216电连接；所述模数转换器216为双通道高速模数转换器，型号可以为AD9268，用于将模拟射频信号采样为数字信号。所述模数转换器216还与所述FPGA22电连接，用于将采样后的数字信号传输至所述FPGA22，所述FPGA22的型号JFM7K325T，用于进行后续数字信号的处理。

如图2所示，所述FPGA22内部通过算法生产数字本振源NCO(2MHz～30MHz)，第一采样通道221和第二采样通道222采样后的数字射频信号分别与所述数字本振源NCO进行正交混频，使用所述FPGA22的芯片进行数字下变频乘法运算，产生两路正交的基带数字信号，分别为I路基带信号和Q路基带信号；I/Q两路基带数字信号，经过对应的数字滤波器后，使用所述FPGA22的芯片进行数据抽取运算；I/Q两路基带数字信号经过抽取后，形成I/Q两路数据。

本实用新型的所述FPGA22使用I/Q两路，运行短波解调算法，产生解调后数据信号；同时通过所述外部数据接口40，将解调后的数据输出至外部设备，供用户使用。

结合图1和图2，本实用新型接收和解调短波射频信号的过程为：短波天线接口10通过短波接收天线接收短波射频信号，并将信号传输至30MHz的第一低通滤波器211，滤除大于30MHz的高频信号；滤波后的短波射频信号经过低躁放大器212进行放大；放大后的短波射频信号，经过功分器213被平均分为两路频率、幅度、相位均相同的射频信号；两路均分的射频信号，分别通过30MHz的第二低通滤波器214和第三低通滤波器215，滤除高频谐波分量；滤波后的两路射频信号分别进入模数转换器216，将模拟射频信号采样为数字信号；采样后的数字信号经模数转换器216传输至FPGA22，由FPGA22进行后续数字信号处理，完成解调。

本实用新型发射卫星信号的过程为：FPGA22将获取的需要发送的数据信息进行编码，并通过SPI接口将编码后的数据发送至9GHz前端芯片23；通过9GHz前端芯片23的内部处理，将数据上变频为9GHz卫星信号，并传输至卫星天线接口30，并通过卫星天线接口30外接的卫星通信天线实现卫星信号的发射。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种9GHz通信单元，其特征在于，包括

短波天线接口，输入端外接短波接收天线，用于接收短波射频信号；

通信模块，输入端与所述短波天线接口的输出端电连接，用于解调所述短波射频信号和将数据变频为卫星信号；

卫星天线接口，输入端与所述通信模块的输出端电连接，输出端外接卫星通信天线，用于发射卫星信号。

2.根据权利要求1所述的9GHz通信单元，其特征在于，所述通信模块包括短波解调模块、FPGA和前端芯片，所述短波解调模块的输入端与所述短波天线接口的输出端电连接；所述FPGA与所述短波解调模块的输出端电连接；所述前端芯片的一端通过SPI接口与所述FPGA电连接，所述前端芯片的另一端与所述卫星天线接口的输入端电连接，所述前端芯片用于将数据变频为卫星信号。

3.根据权利要求2所述的9GHz通信单元，其特征在于，所述前端芯片为9GHz前端芯片，型号为ARW9644，所述FPGA的型号JFM7K325T。

4.根据权利要求3所述的9GHz通信单元，其特征在于，所述短波解调模块包括第一低通滤波器、低躁放大器、功分器、第二低通滤波器、第三低通滤波器和模数转换器，所述第一低通滤波器的输入端与所述短波天线接口的输出端电连接，所述第一低通滤波器的输出端与所述低躁放大器的输入端电连接，所述低躁放大器的输出端与所述功分器的输入端电连接；所述功分器的第一输出端与所述第二低通滤波器的输入端电连接，所述功分器的第二输出端与所述第三低通滤波器的输入端电连接；所述第二低通滤波器和第三低通滤波器的输出端分别与所述模数转换器电连接；所述模数转换器与所述FPGA电连接。

5.根据权利要求4所述的9GHz通信单元，其特征在于，所述FPGA内部通过算法生产数字本振源，所述数字本振源的频率为2MHz～30MHz。

6.根据权利要求5所述的9GHz通信单元，其特征在于，所述模数转换器采样的数字信号与所述数字本振源行正交混频，并进行数字下变频乘法运算，产生I/Q两路正交的基带数字信号；所述I/Q两路正交的基带数字信号分别经过数字滤波器和数据抽取运算，形成I/Q两路数据。

7.根据权利要求4所述的9GHz通信单元，其特征在于，所述第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的型号为LPF30；所述功分器的型号为GFH-2-805；所述模数转换器为双通道高速模数转换器，型号为AD9268。

8.根据权利要求1所述的9GHz通信单元，其特征在于，还包括外部数据接口，所述外部数据接口与所述通信模块的FPGA电连接，所述FPGA通过所述外部数据接口获取需要发送的数据信息。