射頻直采短波寬帶接收系統(tǒng)和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電子通訊技術(shù)和設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種射頻直采短波寬帶接收系統(tǒng)和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]短波通信技術(shù)是一種以短波形式進(jìn)行信號(hào)傳遞的無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)。短波通信技術(shù)利用電離層反射可輕而易舉的將信號(hào)傳遞至較遠(yuǎn)空間，其傳播路徑簡(jiǎn)單易行，安全可靠，因此被廣泛應(yīng)用于電信等領(lǐng)域。短波通訊技術(shù)原理相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)設(shè)備精巧，體積小，重量輕，機(jī)動(dòng)靈活，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，是山區(qū)、戈壁、海洋等缺乏中繼設(shè)備區(qū)域理想的通信技術(shù)。
[0003]短波寬帶接收機(jī)是利用短波通訊做成的接收設(shè)備，其可用于各各種短波監(jiān)測(cè)站，實(shí)現(xiàn)對(duì)短波信號(hào)的監(jiān)測(cè)和偵察，以作為短波通信頻段選擇的依據(jù)以及空間頻譜管理的參考。
[0004]目前短波寬帶接收機(jī)的形式主要有超外差和射頻直采兩種形式。超外差形式的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)諧頻率較為準(zhǔn)確，技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式較為成熟；缺點(diǎn)是較難控制機(jī)內(nèi)的雜散。射頻直采形式的優(yōu)點(diǎn)是其電路形式簡(jiǎn)單，機(jī)內(nèi)雜散易于控制；缺點(diǎn)是對(duì)射頻預(yù)選器的要求較高。
[0005]由以上分析可知目前短波寬帶接收機(jī)存在的主要問(wèn)題有:
[0006]1)無(wú)法在保證高靈敏度的情況下，依然有較好的抗失真性能；
[0007]2)較低的動(dòng)態(tài)范圍，無(wú)法保證在復(fù)雜電磁環(huán)境中的使用性能。
[0008]寬帶接收機(jī)的主要指標(biāo)是靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍和輸入二、三階互調(diào)截點(diǎn)值。其中各項(xiàng)指標(biāo)互相影響，例如，對(duì)于同樣的射頻電路，通過(guò)降低靈敏度的方式可以提高輸入二、三階互調(diào)截點(diǎn)值指標(biāo)。所以目前的接收機(jī)大多有兩種模式:低噪聲模式和低失真模式。例如澳大利亞RADIX0N公司的萬(wàn)瑞WR-G3xDDC短波接收模塊。
[0009]由于兩種模式不能共存，所以無(wú)法在保證較高靈敏度指標(biāo)的情況下，依然有較好的抗失真性能。因此有待開(kāi)發(fā)一種在保證較高靈敏度指標(biāo)的情況下，依然有良好的抗失真性能的短波寬帶系統(tǒng)和裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型目的事克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種靈敏度指標(biāo)高、抗失真效果好的射頻直采短波寬帶接收系統(tǒng)和裝置。
[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:射頻直采短波寬帶接收系統(tǒng)，包括預(yù)選器單元、放大器單元和數(shù)字單元，其中，
[0012]所述預(yù)選器單元用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)增益控制、監(jiān)測(cè)中心頻率選擇和監(jiān)測(cè)帶寬選擇，其包括第一可控衰減器、高通濾波器組和低通濾波器組；
[0013]所述放大器單元用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大；
[0014]所述數(shù)字單元包括AD采樣電路、FPGA和P0WER_PC，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的增益控制、AD采樣、采樣率變換、FFT、數(shù)據(jù)打包以及傳輸功能；
[0015]天線(xiàn)輸入的信號(hào)依次進(jìn)入到所述預(yù)選器單元中的可控衰減器、高通濾波器組和低通濾波器組后再進(jìn)入到所述放大器單元進(jìn)行信號(hào)放大，然后依次進(jìn)入到所述數(shù)字單元的AD采樣電路、FPGA和P0WER_PC，最后所述P0WER_PC將數(shù)據(jù)處理后通過(guò)網(wǎng)口傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)。
[0016]進(jìn)一步地，所述放大器單元包括低噪聲放大器，所述低噪聲放大器輸入端與所述低通濾波器組連接，輸出端與所述AD采樣電路連接。
[0017]進(jìn)一步地，所述AD采樣電路包括第二可控衰減器、驅(qū)動(dòng)放大器和AD芯片，所述第二可控衰減器的輸入端與所述低噪聲放大器的輸出端連接，輸出端的信號(hào)依次進(jìn)入所述驅(qū)動(dòng)放大器和AD芯片內(nèi)。
[0018]具體地，所述AD芯片采用LTC2217芯片，用于進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0019]優(yōu)選地，所述低噪聲放大器采用平衡放大器設(shè)計(jì)，其增益lldB，輸入三階互調(diào)截點(diǎn)值32dBm，輸入二階互調(diào)截點(diǎn)值70dBm，噪聲系數(shù)2dB。
[0020]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)放大器采用LTC6401-14型號(hào)放大器。
[0021 ] 進(jìn)一步地，還包括電源單元，所述電源單元用于為所有單元提供電能。
[0022]進(jìn)一步地，還包括時(shí)鐘單元，所述時(shí)鐘單元與所述數(shù)字單元連接，用于為所述數(shù)字單元提供時(shí)鐘波形。
[0023]進(jìn)一步地，還包括按鍵接口單元，所述按鍵接口單元與所述數(shù)字單元連接用于提供用戶(hù)接口。
[0024]射頻直采短波寬帶接收裝置，包括機(jī)箱，所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置依次連接的所述預(yù)選器單元、放大器單元和數(shù)字單元；
[0025]所述機(jī)箱外壁上設(shè)置有電源按鈕、指示燈和外圍接口。
[0026]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型設(shè)置有依次連接的第一可控衰減器、高通濾波組、低通濾波組、低噪聲放大器、第二可控衰減器和驅(qū)動(dòng)放大器的高性能的射頻通道和AD采樣芯片實(shí)現(xiàn)了較大的動(dòng)態(tài)范圍、較高的靈敏度以及較強(qiáng)的抗失真性能。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本實(shí)用新型射頻直采短波寬帶接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0028]圖2是本實(shí)用新型射頻直采短波寬帶接收系統(tǒng)中射頻信道的原理框圖。
[0029]圖3是本實(shí)用新型中低噪聲放大器電路原理圖。
[0030]圖4是本實(shí)用新型射頻直采短波寬帶接收裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5-1是本實(shí)用新型應(yīng)用場(chǎng)景1中接收到的信號(hào)為_(kāi)125dBm時(shí)一般接收機(jī)靈敏度性能圖。
[0032]圖5-2是本實(shí)用新型應(yīng)用場(chǎng)景1中接收到的信號(hào)為_(kāi)125dBm時(shí)本實(shí)用新型靈敏度性能圖。
[0033]圖6-1是本實(shí)用新型應(yīng)用場(chǎng)景2中一般接收機(jī)IIP2為50dBm、IIP3為15dBm時(shí)抗失真性能圖。
[0034]圖6-2是本實(shí)用新型應(yīng)用場(chǎng)景2中本實(shí)用新型IIP2為70dBm以上、IIP3為22dBm時(shí)抗失真性能圖。
[0035]圖7-1是本實(shí)用新型應(yīng)用場(chǎng)景3中一般接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍90dB時(shí)性能圖。
[0036]圖7-2是本實(shí)用新型應(yīng)用場(chǎng)景3中本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)范圍為100dB以上時(shí)性能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明
[0038]如圖1所示，射頻直采短波寬帶接收系統(tǒng)，包括預(yù)選器單元、放大器單元和數(shù)字單元，其中，所述預(yù)選器單元包括第一可控衰減器、高通濾波器組和低通濾波器組，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)增益控制、監(jiān)測(cè)中心頻率選擇和監(jiān)測(cè)帶寬選擇；所述放大器單元用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大；所述數(shù)字單元包括AD采樣電路、FPGA和P0WER_PC(由摩托羅拉公司和蘋(píng)果公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的高性能32位和64位RISC微處理器系列)，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的增益控制、AD采樣、采樣率變換、FFT、數(shù)據(jù)打包以及打包后傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，所述FPGA還包括與其連接的外圍電路，用于主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制(AGC)功能、對(duì)信號(hào)的采樣率變換、FFT(Fast FourierTransformat1n,快速傅氏變換，是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的)以及數(shù)據(jù)打包并通過(guò)PCIE接口將數(shù)據(jù)傳輸給P0WER_PC，所述P0WER_PC包括與其連接的外圍電路，其主要用于將數(shù)據(jù)處理并打包后通過(guò)網(wǎng)口傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，并提供用戶(hù)遠(yuǎn)程界面用于參數(shù)配置和程序更新。
[0039]天線(xiàn)輸入的信號(hào)依次進(jìn)入到所述預(yù)選器單元中的可控衰減器、高通濾波器組和低通濾波器組后再進(jìn)入到所述放大器單元進(jìn)行信號(hào)放大，然后依次進(jìn)入到所述數(shù)字單元的AD采樣電路、FPGA和P0WER_PC，最后所述P0WER_PC將數(shù)據(jù)處理后通過(guò)網(wǎng)口傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)。
[0040]具體地，所述放大器單元包括低噪聲放大器，所述低噪聲放大器輸入端與所述低通濾波器組連接，輸出端與所述AD采樣電路連接。所述AD采樣電路包括第二可控衰減器、驅(qū)動(dòng)放大器和AD芯片，所述第二可控衰減器的輸入端與所述噪聲放大器的輸出端連接，輸出端的信號(hào)依次進(jìn)入所述驅(qū)動(dòng)放大器和AD芯片內(nèi)。所述AD芯片采用LTC2217芯片，用于進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，該芯片的主要參數(shù)為:16bit輸出，81.3dBFs噪聲基底，100dB的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍，2.75V的電壓輸入范圍。所述低噪聲放大器采用平衡放大器設(shè)計(jì)，其增益lldB，輸入三階互調(diào)截點(diǎn)值32dBm，輸入二階互調(diào)截點(diǎn)值70dBm，噪聲系數(shù)2dB。所述驅(qū)動(dòng)放大器采用LTC6401-14型號(hào)放大器，其增益為14dB，IIP2為80dBm以上，IIP3為30dBm以上，噪聲系數(shù)為 8dB。
[0041]本實(shí)用新型還包括電源單元、時(shí)鐘單元和按鍵接口單元。所述電源單元用于為所有單元提電能，其輸出包括5V和12V的模擬和數(shù)字電壓；所述時(shí)鐘單元與所述數(shù)字單元連接，用于為所述數(shù)字單元提供時(shí)鐘波形，頻率為81.92MHz ;所述按鍵接口單元與所述數(shù)字單元連接用于提供用戶(hù)接口，包括按鍵、指示燈等。
[0042]具體地，如圖2所示，依次連接的第一可控衰減器、高通濾波組、低通濾波組、低噪聲放大器、第二可控衰減器和驅(qū)動(dòng)放大器形成高性能的射頻通道，所述射頻通道配