本發(fā)明涉及低頻通信，尤其涉及具體涉及一種低頻信號(hào)接收裝置。

背景技術(shù)：

1、低頻(10khz-100khz)無(wú)線電在地球-電離層波導(dǎo)中傳播，具有傳播穩(wěn)定、不受核爆及電離層騷動(dòng)影響，在大氣中傳播衰減小(-3db/1000km)，能穿透較深的海水以及大地，適于遠(yuǎn)距離通信水下通信和透地通信。經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離傳輸和海水衰減，低頻信號(hào)本身已經(jīng)非常微弱，因此具有高靈敏度、高線性度的接收機(jī)對(duì)低頻通信至關(guān)重要，其中射頻前端設(shè)計(jì)作為接收機(jī)處理信號(hào)的第一個(gè)功能模塊具有舉足輕重的意義。

2、目前大部分低頻接收機(jī)(低頻信號(hào)接收裝置)射頻前端主要采用變頻超外差結(jié)構(gòu)，它首先將收到的低頻信號(hào)調(diào)諧放大，經(jīng)過(guò)預(yù)選濾波器進(jìn)行濾波，然后進(jìn)行混頻，將射頻信號(hào)變?yōu)橐粋€(gè)固定的中頻，接著經(jīng)過(guò)晶體濾波器濾波和自動(dòng)增益放大，最后經(jīng)過(guò)adc芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送至dsp處理。

3、這種結(jié)構(gòu)形式的低頻接收機(jī)所采用的lc調(diào)諧、變頻電路、晶體濾波器會(huì)帶來(lái)較大的插入損耗且體積較大，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足如uuv等水下小型平臺(tái)對(duì)空間及功耗嚴(yán)格要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種低頻信號(hào)接收裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中低頻信號(hào)接收裝置插入損耗和體積較大，難以滿(mǎn)足水下小型平臺(tái)的要求的缺陷。

2、本發(fā)明提供一種低頻信號(hào)接收裝置，包括：依次連接的前置放大單元、窄帶濾波放大單元和數(shù)字信號(hào)處理單元；

3、所述前置放大單元包括隔離電源和依次連接的無(wú)源濾波電路、可控前置衰減電路以及前置隔離放大電路；其中，前置隔離放大電路分別與隔離電源和窄帶濾波放大單元的第一自動(dòng)增益電路連接；

4、所述窄帶濾波放大單元包括第一自動(dòng)增益電路、第一頻率可調(diào)窄帶濾波器、第二自動(dòng)增益電路、第二頻率可調(diào)窄帶濾波器、差分放大電路、有效值檢波電路和時(shí)鐘電路；其中，第一自動(dòng)增益電路、第一頻率可調(diào)窄帶濾波器、第二自動(dòng)增益電路、第二頻率可調(diào)窄帶濾波器依次連接；第二頻率可調(diào)窄帶濾波器的輸出分別與有效值檢波電路和差分放大電路連接；有效值檢波電路還分別與第一自動(dòng)增益電路、第二自動(dòng)增益電路連接；時(shí)鐘電路分別與第一頻率可調(diào)窄帶濾波器和第二頻率可調(diào)窄帶濾波器連接；

5、所述數(shù)字信號(hào)處理單元分別與有效值檢波電路、差分放大電路、時(shí)鐘電路以及可控前置衰減電路連接。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低頻信號(hào)接收裝置，所述無(wú)源濾波電路包括：巴特沃斯帶通濾波器。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低頻信號(hào)接收裝置，可控前置衰減電路由不同衰減值的衰減器和切換繼電器構(gòu)成；所述可控前置衰減電路在數(shù)字信號(hào)處理單元控制下通過(guò)切換繼電器以改變當(dāng)前使用的衰減器。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低頻信號(hào)接收裝置，所述前置隔離放大電路包括依次連接的匹配變壓器、至少一個(gè)低噪聲放大器、隔離變壓器。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低頻信號(hào)接收裝置，所述第一自動(dòng)增益電路和所述第二自動(dòng)增益電路共用一個(gè)可編程增益放大器芯片；

10、第一自動(dòng)增益電路和所述第二自動(dòng)增益電路的輸入正向控制端連接在一起，并與有效值檢波電路連接；

11、第一自動(dòng)增益電路和所述第二自動(dòng)增益電路的輸入反向控制端連接在一起，并與基準(zhǔn)電壓連接。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低頻信號(hào)接收裝置，第一頻率可調(diào)窄帶濾波器和第二頻率可調(diào)窄帶濾波器共用一個(gè)開(kāi)關(guān)電容濾波芯片。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低頻信號(hào)接收裝置，所述數(shù)字信號(hào)處理單元包括dsp、fpga、雙路adc電路、晶振以及dds時(shí)鐘電路；

14、雙路adc電路的一路adc輸入與有效值檢波電路連接，雙路adc電路的另一路adc輸入與差分放大電路連接，雙路adc電路的兩路輸出均與fpga連接；

15、fpga分別與dsp和dds時(shí)鐘電路連接，dds時(shí)鐘電路分別與晶振、另一路adc輸入以及窄帶濾波放大單元中的時(shí)鐘電路連接。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低頻信號(hào)接收裝置，所述可編程增益放大器芯片的型號(hào)為ad600。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低頻信號(hào)接收裝置，所述開(kāi)關(guān)電容濾波芯片的型號(hào)為ltc1068系列芯片。

18、本發(fā)明提供一種低頻信號(hào)接收裝置，按照軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)大增益隔離直接放大和可變中心頻率帶通濾波器取代了傳統(tǒng)變頻接收機(jī)，一片ad600和一片ltc1068-25芯片實(shí)現(xiàn)了兩級(jí)自動(dòng)增益和兩級(jí)頻率可調(diào)窄帶濾波，有效降低了電路的規(guī)模為原來(lái)變頻接收機(jī)的1/3；設(shè)計(jì)前置隔離放大、兩級(jí)自動(dòng)增益電路具有高靈敏的16db至126db大動(dòng)態(tài)范圍接收能力，設(shè)計(jì)隔離分段放大，并且在兩級(jí)自動(dòng)增益電路級(jí)聯(lián)中間穿插頻率可調(diào)窄帶濾波器防止電路自激，提升直接大增益放大穩(wěn)定性。兩級(jí)頻率可調(diào)窄帶濾波器帶寬400hz到1200hz，陡度系數(shù)小于4，可有效抑制帶外干擾；在頻率可調(diào)窄帶濾波器前設(shè)計(jì)10db-80db放大，克服ltc1068-25開(kāi)關(guān)電容濾波器噪聲，實(shí)現(xiàn)整機(jī)接收噪聲小于5nv/hz1/2。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)輕便、穩(wěn)定、小型化的水下接收能力，適合uuv等對(duì)功耗以及空間有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)景。

技術(shù)特征：

1.一種低頻信號(hào)接收裝置，其特征在于，包括：依次連接的前置放大單元、窄帶濾波放大單元和數(shù)字信號(hào)處理單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述無(wú)源濾波電路包括：巴特沃斯帶通濾波器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻信號(hào)接收裝置，其特征在于，可控前置衰減電路由不同衰減值的衰減器和切換繼電器構(gòu)成；所述可控前置衰減電路在數(shù)字信號(hào)處理單元控制下通過(guò)切換繼電器以改變當(dāng)前使用的衰減器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述前置隔離放大電路包括依次連接的匹配變壓器、至少一個(gè)低噪聲放大器、隔離變壓器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述第一自動(dòng)增益電路和所述第二自動(dòng)增益電路共用一個(gè)可編程增益放大器芯片；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻信號(hào)接收裝置，其特征在于，還包括：第一頻率可調(diào)窄帶濾波器和第二頻率可調(diào)窄帶濾波器共用一個(gè)開(kāi)關(guān)電容濾波芯片。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理單元包括dsp、fpga、雙路adc電路、晶振以及dds時(shí)鐘電路；

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低頻信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述可編程增益放大器芯片的型號(hào)為ad600。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低頻信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電容濾波芯片的型號(hào)為ltc1068系列芯片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種低頻信號(hào)接收裝置，屬于低頻通信技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)大增益隔離直接放大和可變中心頻率帶通濾波器取代了傳統(tǒng)變頻接收機(jī)，有效降低了電路的規(guī)模為原來(lái)變頻接收機(jī)的1/3；設(shè)計(jì)前置隔離放大、兩級(jí)自動(dòng)增益電路具有高靈敏的16dB至126dB大動(dòng)態(tài)范圍接收能力，設(shè)計(jì)隔離分段放大，并且在兩級(jí)自動(dòng)增益電路級(jí)聯(lián)中間穿插頻率可調(diào)窄帶濾波器防止電路自激，提升直接大增益放大穩(wěn)定性。兩級(jí)頻率可調(diào)窄帶濾波器帶寬400Hz到1200Hz，陡度系數(shù)小于4，可有效抑制帶外干擾；在頻率可調(diào)窄帶濾波器前設(shè)計(jì)10dB?80dB放大，克服LTC1068?25開(kāi)關(guān)電容濾波器噪聲，實(shí)現(xiàn)整機(jī)接收噪聲小于5nV/Hz<supgt;1/2</supgt;。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)輕便、穩(wěn)定、小型化的水下接收能力，適合UUV等對(duì)功耗以及空間有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)景。

技術(shù)研發(fā)人員：劉勇,徐瑞,劉嘉星,丁忠義,黃巍,黃林敏,劉謀榮,安志鴻,張家奇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢船舶通信研究所（中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七二二研究所）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19