本發(fā)明涉及射頻技術領域，尤其涉及一種射頻信號采集回放方法和裝置。

背景技術：

隨著導航系統(tǒng)的建成以及定位導航技術的快速發(fā)展，人們對定位導航設備的定位精度和定位可用性的要求越來越高。為了滿足科研和測試需要，導航信號模擬器應運而生。導航信號模擬器在一定程度上解決了導航相關技術開發(fā)問題以及導航設備出產測試中的一些實際問題。

但是，應用導航模擬器時會產生仿真信號，與實際信號之間存在相當大的區(qū)別。例如，在導航設備的跑車試驗中，實際路況可能相當復雜，導航模擬器不可能做出類似的場景。因此，在進行抗多徑以及抗干擾技術攻關時，難以使用導航模擬器構造出十分真實的多徑環(huán)境和壓制干擾環(huán)境。

鑒于上述情況，目前比較準確的做法是，將實際的導航衛(wèi)星信號記錄下來，在需要時進行回放處理。但是，市面上的導航衛(wèi)星信號回放設備大部分為數(shù)字中頻回放，僅適用于專業(yè)研發(fā)人員在實驗室內進行導航衛(wèi)星中頻數(shù)字信號的捕獲、跟蹤的研究，而現(xiàn)有的射頻回放設備體積大、功耗高、形態(tài)固定不利于擴展，難以滿足人們在通用場合對射頻信號回放處理的要求。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種射頻信號采集回放方法和裝置，通過對射頻信號進行一系列變換，提高了定位導航設備測試及研發(fā)環(huán)境使用的真實性和便利性。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種射頻信號采集回放方法，包括：接收天線接收導航衛(wèi)星發(fā)射的射頻信號；

第一信道處理設備對射頻信號進行處理，得到第一模擬中頻信號；

模數(shù)轉換設備對第一模擬中頻信號進行AD變換，得到中頻數(shù)字信號；

FPGA采集中頻數(shù)字信號，并將其在存儲器中進行存儲；當需要回放時，F(xiàn)PGA從存儲器中讀出中頻數(shù)字信號，并進行DA變換，得到第二模擬中頻信號；

第二信道處理設備對第二模擬中頻信號進行處理后得到輸出信號。

結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，第一信道處理設備對射頻信號進行處理，得到第一模擬中頻信號包括以下步驟：

第一功分器對射頻信號進行二功分，得到第一路射頻信號和第二路射頻信號，對第一路射頻信號進行四功分得到多路射頻信號；

聲表濾波器對第一路和多路射頻信號進行聲表濾波；

下變頻處理器將聲表濾波后的第一路和多路射頻信號均下變頻至中頻，得到第一路和多路中頻信號；

合路器將第一路和多路中頻信號進行合路，得到第一合路中頻信號，并將第一合路中頻信號通過中頻帶通濾波器，得到第一模擬中頻信號。

結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，第二數(shù)據處理設備對第二模擬中頻信號進行處理后得到輸出信號包括以下步驟：

第二功分器對第二模擬中頻信號進行功分處理，得到多路模擬中頻信號；

上變頻處理器根據本振對多路模擬中頻信號進行上變頻處理，得到多路上變頻信號；

帶通濾波器，對多路上變頻信號進行帶通濾波，并將濾波后的多路上變頻信號進行合路，得到第二合路上變頻信號；

第三功分器對第二合路上變頻信號進行二功分，得到第一路上變頻信號和第二路上變頻信號，第一路上變頻信號直接輸出。

結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，第二信道處理設備對第二模擬中頻信號進行處理后得到輸出信號還包括以下步驟：

第二路上變頻信號發(fā)送給參考接收機，以進行測試。

結合第一方面的第三種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，方法還包括：

通過陣列接收天線接收導航衛(wèi)星發(fā)射的射頻信號時，引入同一個外部時鐘，將陣列接收天線的射頻信號進行同步采集回放。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種射頻信號采集回放裝置，包括：射頻信號接收模塊，用于接收導航衛(wèi)星發(fā)射的射頻信號；

第一信道處理模塊，用于對射頻信號進行處理，得到第一模擬中頻信號；

模數(shù)轉換模塊，用于對第一模擬中頻信號進行AD變換，得到中頻數(shù)字信號；

FPGA處理模塊，用于采集中頻數(shù)字信號，并將其在存儲器中進行存儲；當需要回放時，F(xiàn)PGA從存儲器中讀出中頻數(shù)字信號，并進行DA變換，得到第二模擬中頻信號；

第二信道處理模塊，用于對第二模擬中頻信號進行處理后得到輸出信號。

結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，第一信道處理模塊包括：

第一功分處理單元，用于對射頻信號進行二功分，得到第一路射頻信號和第二路射頻信號，對第一路射頻信號進行四功分得到多路射頻信號；

濾波單元，用于對第一路和多路射頻信號進行聲表濾波；

下變頻處理單元，用于將濾波后的第一路和多路射頻信號均下變頻至中頻，得到第一路和多路中頻信號；

合路處理單元，用于將第一路和多路中頻信號進行合路，得到第一合路中頻信號，并將第一合路中頻信號通過中頻帶通濾波器，得到第一模擬中頻信號。

結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，其中，第二數(shù)據處理模塊包括：

第二功分處理單元，用于對第二模擬中頻信號進行功分處理，得到多路模擬中頻信號；

上變頻處理單元，用于根據本振對多路模擬中頻信號進行上變頻處理，得到多路上變頻信號；

帶通濾波單元，用于對多路上變頻信號進行帶通濾波，并將濾波后的多路上變頻信號進行合路，得到第二合路上變頻信號；

第三功分處理單元，用于對第二合路上變頻信號進行二功分，得到第一路上變頻信號和第二路上變頻信號，第一路上變頻信號直接輸出。

結合第二方面的第二種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第三種可能的實施方式，其中，第二信道處理模塊還包括：

測試模塊，用于將第二路上變頻信號發(fā)送給參考接收機，以進行測試。

結合第二方面的第三種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第四種可能的實施方式，其中，還包括：

同步時鐘模塊，用于在通過陣列接收天線接收導航衛(wèi)星發(fā)射的射頻信號時，引入同一個外部時鐘，將陣列接收天線的射頻信號進行同步采集回放。

本發(fā)明實施例提供的一種射頻信號采集回放方法和裝置，其中該方法包括：接收天線接收導航衛(wèi)星發(fā)射的射頻信號，第一信道處理設備對射頻信號進行處理，得到第一模擬中頻信號，模數(shù)轉換設備對第一模擬中頻信號進行AD變換，得到中頻數(shù)字信號，F(xiàn)PGA采集中頻數(shù)字信號，并將其在存儲器中進行存儲，當需要回放時，F(xiàn)PGA從存儲器中讀出中頻數(shù)字信號，并進行DA變換，得到第二模擬中頻信號，第二信道處理設備對第二模擬中頻信號進行處理后得到輸出信號。通過上述對射頻信號進行的變換，提高了定位導航設備測試及研發(fā)環(huán)境的真實性和便利性。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放方法的流程圖；

圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放裝置的結構框架圖；

圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放裝置的實現(xiàn)框圖；

圖4示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放裝置的時鐘和功分部分的功能框圖；

圖5示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放裝置的濾波部分的功能框圖；

圖6示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放裝置的下變頻部分的功能框圖；

圖7示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放裝置的第一合路中頻信號合路和濾波部分的功能框圖；

圖8示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放裝置的中頻數(shù)字信號采集和回放以及DA變換部分的功能框圖；

圖9示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放裝置的功分、上變頻和上變頻后濾波及合路部分的功能框圖；

圖10示出了本發(fā)明實施例所提供的一種射頻信號采集回放裝置的第二合路部分的功能框圖；

圖11示出了4臺采集回放裝置同步采集陣列接收天線接收的射頻信號的功能框圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明的簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或組件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。其中，術語“第一位置”和“第二位置”為兩個不同的位置。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個組件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

當前的四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)所包含的頻點、帶寬及調制方式如表1所示。

表1衛(wèi)星導航系統(tǒng)信號體制

如表1所示，衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號體制多樣，并且，不同衛(wèi)星導航系統(tǒng)的頻點、頻率等特征也不相同。因此，在實際應用中，導航信號模擬器很難使用仿真信號模擬出實際的場景。為此，本發(fā)明提供了一種射頻信號采集回放的方法和裝置，如圖1和圖2所示，以采集回放多模多頻導航衛(wèi)星信號，并能推廣至AM、FM、廣播電視、衛(wèi)星通信等信號的采集和回放應用，通過對射頻信號的變換和處理，來提高導航設備的定位精度。

實施例一

如圖3描述了接收天線接收的衛(wèi)星信號經過第一功分器功分成5路，然后經過相應的聲表濾波器，進行聲表濾波，并進行下變頻變到中頻，得到第一路和多路中頻信號，合路器將第一路和多路中頻信號進行合路，得到第一合路中頻信號，并將第一合路中頻信號通過中頻帶通濾波器，得到第一模擬中頻信號。

對第一模擬中頻信號進行AD采樣和二進制碼流存放處理?；胤艜r經FPGA從存儲器件中讀取二進制碼流進行DA變換，得到第二模擬中頻信號，第二功分器對第二模擬中頻信號進行功分處理，得到多路模擬中頻信號，上變頻處理器根據本振對多路模擬中頻信號進行上變頻處理，得到多路上變頻信號，帶通濾波器對多路上變頻信號進行帶通濾波，并將帶通濾波后的多路上變頻信號進行合路，得到第二合路上變頻信號，第三功分器對第二合路上變頻信號進行二功分，得到第一路上變頻信號和第二路上變頻信號，第一路上變頻信號直接輸出，第二路上變頻信號發(fā)送給參考接收機，以進行測試。

如圖4中描述的，同軸頭J1連接全頻點導航衛(wèi)星信號接收天線，接收到信號后經一分二功分器S1后功分成兩路，其中一路再經一分四功分器功分成4路。至此，由接收天線接收的信號共分成5路。整個裝置默認使用內部10M參考時鐘，同軸頭J2可連接外部參考時鐘輸入，當多臺采集回放裝置需同步使用時，使用外部參考時鐘來同步各臺裝置。后級各器件參考時鐘為10M參考鐘經時鐘驅動后的輸出。

如圖5中描述的，二功分S1的輸出經濾波器F1濾波后的輸出F1_out為B3頻點的導航信號。四功分S2功分后分別輸出至四個濾波器，經濾波器F2濾波后的輸出F2_out為B1和L1頻點的導航信號，經濾波器F3濾波后的輸出F3_out為GALILEO E1頻點的導航信號，經濾波器F4濾波后的輸出F4_out為BD2B2頻點和GALILEO E5a頻點的導航信號，經濾波器F5濾波后的輸出F5_out為GLONASS R1頻點的導航信號。各聲表濾波器典型參數(shù)見表2。

表2聲表濾波器典型參數(shù)

如圖6中描述的，5路濾波后的信號經下變頻后統(tǒng)一變到相同的中頻，本實施例中，中頻設置為40M。具體實施如下所示：

第一路，濾波后的F1_out為B3頻點信號，頻率為1268.52MHz，本振為1268.52-40＝1228.52MHz，F(xiàn)PGA通過Spi_1配置ADI的帶VCO的頻率合成器ADF4360-5產生本振LO_1，F(xiàn)1_out和LO_1經過混頻器m1混頻后產生中心頻率為40MHz，帶寬為20.46MHz的中頻輸出信號m1_out。

第二路，濾波后的F2_out為BD2B1頻點和GPS L1頻點信號，中心頻率為1568MHz，本振為1568-40＝1528MHz，F(xiàn)PGA通過Spi_2配置ADI的帶VCO的頻率合成器ADF4360-4產生本振LO_2，F(xiàn)2_out和LO_2經過混頻器m2混頻后產生中心頻率為40MHz，帶寬為18.322MHz的中頻輸出信號m2_out。

第三路，濾波后的F3_out為GALILEO E1頻點信號，中心頻率為1575MHz，本振為1575-40＝1535MHz，F(xiàn)PGA通過Spi_3配置ADI的帶VCO的頻率合成器ADF4360-4產生本振LO_3，F(xiàn)3_out和LO_3經過混頻器m3混頻后產生中心頻率為40MHz，帶寬為20MHz的中頻輸出信號m3_out。

第四路，濾波后的F4_out為BD2B2頻點和GALILEO E5b頻點信號，中心頻率為1207MHz，本振為1207-40＝1167MHz，F(xiàn)PGA通過Spi_4配置ADI的帶VCO的頻率合成器ADF4360-4產生本振LO_4，F(xiàn)4_out和LO_4經過混頻器m4混頻后產生中心頻率為40MHz，帶寬為20MHz的中頻輸出信號m4_out。

第五路，濾波后的F5_out為GLONASS R1頻點信號，中心頻率為1602MHz，本振為1602-40＝1562MHz，F(xiàn)PGA通過Spi_5配置ADI的帶VCO的頻率合成器ADF4360-4產生本振LO_5，F(xiàn)5_out和LO_5經過混頻器m5混頻后產生中心頻率為40MHz，帶寬為18MHz的中頻輸出信號m5_out。

如圖7中描述的，5路混頻后的輸出m1_out、m2_out、m3_out、m4_out和m5_out在中頻進行合路，合路后的信號c1的中心頻率為40MHz，帶寬為混頻后各路信號的最大帶寬20.46MHz。使用中心頻率為40MHz，帶寬為25MHz的中頻濾波器F6對合路后的信號c1進行濾波，濾波輸出為F6_out。

如圖8中描述的，前級濾波后輸出的模擬中頻信號F6_out，經過AD變換后變成中頻數(shù)字信號D1，F(xiàn)PGA在進行信號采集時先鎖存AD變換后的數(shù)字信號D1，接著進行并串轉換，然后在收到采集指令后根據自定義幀結構往固態(tài)硬盤或flash陣列等存儲介質中存二進制數(shù)據流。當收到回放指令時，F(xiàn)PGA從固態(tài)硬盤或flash陣列等存儲介質中以自定義幀結構讀取二進制數(shù)據流，接著進行串并轉換，然后進行DA變換變換至模擬中頻。

如圖9中描述的，模擬中頻功分后的各路信號分別與對應的下變頻時的本振進行混頻，獲得上變頻后的射頻信號，然后經過相應的濾波處理。其具體實施如下所示：

第一路，功分器S3的輸出S3_out與本振LO_1混頻，上變頻后的信號m6_out經過聲表濾波器F7后輸出的信號F7_out的頻率為40+1228.52＝1268.52MHz，帶寬為20MHz，對應BD2B3頻點的信號。

第二路，功分器S3的輸出S3_out與本振LO_2混頻，上變頻后的信號m7_out經過聲表濾波器F8后輸出的信號F8_out的頻率為40+1528＝1568MHz，帶寬為18.322MHz，涵蓋了BD B1頻點和GPS L1頻點的信號。

第三路，功分器S3的輸出S3_out與本振LO_3混頻，上變頻后的信號m8_out經過聲表濾波器F9后輸出的信號F9_out的頻率為40+1535＝1575MHz，帶寬為20MHz，基本涵蓋了GALILEO E1頻點信號的主瓣。

第四路，功分器S3的輸出S3_out與本振LO_4混頻，上變頻后的信號m9_out經過聲表濾波器F10后輸出的信號F10_out的頻率為40+1167＝1207MHz，帶寬為20MHz，涵蓋了GALILEO E5b頻點和BD2 B2頻點的信號。

第五路，功分器S3的輸出S3_out與本振LO_5混頻，上變頻后的信號m10_out經過聲表濾波器F11后輸出的信號F11_out的頻率為40+1562＝1602MHz，帶寬為18MHz，涵蓋了GLONASS R1頻點的信號。

如圖10中描述的，上變頻并濾波后的信號F7_out、F8_out、F9_out、F10_out和F11_out進行合路處理生成合路后的信號RF_OUT_1，然后經過二功分S4，其中一路信號RF_OUT直接作為最終回放的射頻信號，另一路輸出至該發(fā)明裝置的內置參考接收機UBLOX LEA-6S，用于閉環(huán)驗證采集回放裝置的功能和性能。

本實施例提供的一種射頻信號采集回放方法和裝置，該實施例的技術效果是：當接收天線接收導航衛(wèi)星發(fā)射的射頻信號后，對射頻信號進行處理，以及AD變換，得到中頻數(shù)字信號，F(xiàn)PGA采集中頻數(shù)字信號，并將其在存儲器中進行存儲；當需要回放時，F(xiàn)PGA從存儲器中讀出中頻數(shù)字信號，并進行DA變換，最后得到第二模擬中頻信號進行處理后得到輸出信號。通過以上變換，提高了定位導航設備的定位精度。并且，可擴展性強，本振頻率可配置，需更改應用需求時只要更換濾波器就能便捷的實現(xiàn)，相較目前的方案，實現(xiàn)成本低、功耗低、體積小。中頻配置至同一頻率和帶寬，合路存儲，能大幅節(jié)省存儲空間，顯著提升裝置的信號存儲時長，內置參考接收機，能閉環(huán)測試整個裝置的功能和性能。

實施例二

在多射頻源采集和回放的場合需要多臺裝置同步采集和回放，本實施例中使用外部時鐘源作為整個裝置的參考時鐘。如圖11中描述的，為4臺采集回放裝置同步采集四陣元抗干擾接收天線接收的導航衛(wèi)星信號，可以用于抗干擾算法研究和抗干擾設備的測試，需要注意的是，本技術領域的研發(fā)人員在進行多射頻源采集回放時，需根據實際輸入射頻信號的功率電平對整個鏈路的增益進行相應的調整。

本實施例提供的一種射頻信號采集回放方法和裝置，該實施例的技術效果是：干擾環(huán)境下使用多臺該裝置，并使用該裝置的外部時鐘輸入口輸入時鐘保證多臺裝置同源，可實現(xiàn)干擾環(huán)境下的多陣元信號同步采集回放，應用于陣列抗干擾產品的研發(fā)和性能檢測。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。