一種基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，包括：射頻裝置與軟件無(wú)線電模塊；射頻裝置與軟件無(wú)線電模塊連接；射頻裝置包括接收模塊和下變頻模塊，接收模塊的輸出端連接下變頻模塊的輸入端；軟件無(wú)線電模塊包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字下變頻模塊、解調(diào)模塊與D/A轉(zhuǎn)換模塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接下變頻模塊的輸出端；數(shù)字下變頻模塊的輸入端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端；解調(diào)模塊的輸入端連接數(shù)字下變頻模塊的輸出端；D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接解調(diào)模塊的輸出端。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)電臺(tái)只能采用AM/FM低階調(diào)制方法，通過(guò)軟件方法實(shí)現(xiàn)高階調(diào)制方案，使數(shù)據(jù)傳輸多樣化，傳輸包括語(yǔ)音、圖片及傳真等信息。
【專利說(shuō)明】
一種基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無(wú)線電通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前海上作業(yè)的應(yīng)急系統(tǒng)主要是電話通信系統(tǒng)和傳統(tǒng)電臺(tái)接收系統(tǒng)。電話通信方式，一旦發(fā)生自燃災(zāi)害、戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，以光纜為主要傳輸介質(zhì)和移動(dòng)基站遭到破壞時(shí)，應(yīng)急指揮系統(tǒng)將陷入癱瘓；傳統(tǒng)的電臺(tái)接收系統(tǒng)大都是基于模擬的硬件系統(tǒng)，此外解調(diào)方式大都采用AM、SSB、FM等解調(diào)方式，解調(diào)方式的單一使得接收系統(tǒng)只能接收語(yǔ)音信息，無(wú)法接收較為復(fù)雜圖像、傳真等數(shù)字信息，效率低下。伴隨著各種通信方式的快速發(fā)展，傳輸信息的由單一的語(yǔ)音信息轉(zhuǎn)變成圖像，傳真等多種方式，因此對(duì)接收設(shè)備的要求越來(lái)越高。由于傳統(tǒng)電臺(tái)接收系統(tǒng)的采用硬件模擬電路實(shí)現(xiàn)，不利于該系統(tǒng)后續(xù)功能的擴(kuò)展與升級(jí)。
[0003]目前接收設(shè)備的數(shù)字化、靈活的新解調(diào)方式將是未來(lái)接收系統(tǒng)的發(fā)展方向，傳統(tǒng)基于模擬的硬件系統(tǒng)逐漸被數(shù)字電路或軟件所取代。由于電臺(tái)發(fā)射的超短波具有很高的頻率，不能被數(shù)字電路或軟件解調(diào)及處理。所以亟需一種接收系統(tǒng)來(lái)滿足多樣化信息傳輸以及超短波接收系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的海上作業(yè)，提高海上應(yīng)急系統(tǒng)的及時(shí)性、安全性和可靠性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供一種基于軟件無(wú)線電構(gòu)架的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有多樣化信息傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型提出了一種基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，包括射頻裝置與軟件無(wú)線電模塊；所述射頻裝置與所述軟件無(wú)線電模塊連接；所述射頻裝置包括接收模塊和下變頻模塊，所述接收模塊的輸出端連接所述下變頻模塊的輸入端；所述軟件無(wú)線電模塊包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字下變頻模塊、解調(diào)模塊與D/A轉(zhuǎn)換模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接所述下變頻模塊的輸出端；所述數(shù)字下變頻模塊的輸入端連接所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端；所述解調(diào)模塊的輸入端連接所述數(shù)字下變頻模塊的輸出端；所述D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接所述解調(diào)模塊的輸出端。
[0006]本實(shí)用新型提出的所述基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)中，所述數(shù)字下變頻模塊包括:兩個(gè)混頻器、數(shù)控振蕩器、CIC濾波器、HB濾波器與FIR濾波器；所述數(shù)控振蕩器的兩個(gè)輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的兩個(gè)輸出端分別連接兩個(gè)所述混頻器，兩個(gè)所述混頻器的輸出端分別連接所述CIC濾波器的輸入端，所述HB濾波器的輸入端連接所述CIC濾波器的輸出端，所述FIR濾波器的輸入端連接所述HB濾波器的輸出端，所述FIR濾波器的輸出端連接所述解調(diào)模塊。
[0007]本實(shí)用新型提出的所述基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)中，所述軟件無(wú)線電模塊進(jìn)一步包括CLK時(shí)鐘信號(hào)模塊，所述CLK時(shí)鐘信號(hào)模塊的輸出端分別與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊、所述數(shù)字下變頻模塊、所述解調(diào)模塊以及所述D/A轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0008]本實(shí)用新型提出的所述基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)中，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊采用AD9255芯片，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊采用AD9707芯片。
[0009]本實(shí)用新型提出的所述基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)中，所述解調(diào)模塊為8-level CPFSK解調(diào)模塊。
[0010]本實(shí)用新型基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，通過(guò)接入數(shù)字下變頻模塊實(shí)現(xiàn)將數(shù)字信號(hào)搬移至基帶信號(hào)，并接入8-level CPFSK解調(diào)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)基帶信號(hào)的解調(diào)，由于基帶信號(hào)所能傳輸多樣化信息，包括復(fù)雜圖像與傳真等，從而克服了傳統(tǒng)電臺(tái)只能通過(guò)傳輸AM、單邊帶解調(diào)單一解調(diào)方式接收語(yǔ)音信息的缺陷，實(shí)現(xiàn)多樣化的功能擴(kuò)展。本實(shí)用新型將傳統(tǒng)的基于硬件的接收系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到集成電路中實(shí)現(xiàn)，降低開(kāi)發(fā)成本及周期，且操作簡(jiǎn)單，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)功能升級(jí)與及時(shí)系統(tǒng)更新。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是數(shù)字下變頻模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3a是CIC濾波器輸出基帶信號(hào)的波形圖，圖3b是HB濾波器輸出基帶信號(hào)的波形圖，圖3c是FIR濾波器輸出基帶信號(hào)的波形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本實(shí)用新型的過(guò)程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本實(shí)用新型沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
[0015]本實(shí)用新型中所涉及的“模塊”均指內(nèi)部燒錄的或固有程序的芯片及其連接的電路，芯片中所燒錄或固有的程序均為現(xiàn)有公知技術(shù)。
[0016]本實(shí)用新型基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，通過(guò)接入數(shù)字下變頻模塊將高頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為可被FPGA處理的基帶信號(hào)，同時(shí)本實(shí)用新型的解調(diào)模塊為8-Level CPFSK解調(diào)模塊，利用解調(diào)模塊的8-Level CPFSK方式進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，克服了傳統(tǒng)電臺(tái)只能傳輸AM、單邊帶解調(diào)單一解調(diào)方式的缺陷，使數(shù)據(jù)傳輸多樣化，不僅能傳輸語(yǔ)音信息，還能傳輸圖像，傳真等信息，滿足現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸多樣化的需求。
[0017]圖1是本實(shí)用新型基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)的系統(tǒng)框架。本實(shí)用新型包括:射頻裝置100與軟件無(wú)線電模塊200。射頻裝置100與軟件無(wú)線電模塊200連接。射頻裝置100用于接收電臺(tái)發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)，并對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行下變頻處理降低其頻率得到中頻模擬信號(hào)。軟件無(wú)線電模塊200將該中頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)中頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)算數(shù)字下變頻、多級(jí)抽取濾波處理與解調(diào)后得到用于輸出的數(shù)字信號(hào)，將該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后生成用于顯示器、揚(yáng)聲器等顯示與播放的模擬信號(hào)。本實(shí)用新型不僅能接收語(yǔ)音信息，還能接收?qǐng)D像與傳真等信息，滿足現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸多樣化的需求。本實(shí)用新型還可將傳統(tǒng)的基于硬件的接收系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到集成電路中實(shí)現(xiàn)，降低開(kāi)發(fā)成本及周期且操作簡(jiǎn)單，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)功能升級(jí)與及時(shí)系統(tǒng)更新。
[0018]參閱圖1，射頻裝置100包括接收模塊110和下變頻模塊120。接收模塊110的輸出端連接下變頻模塊120的輸入端。接收模塊110用于接收高頻模擬信號(hào)，下變頻模塊120用于將高頻模擬信號(hào)下變頻至中頻模擬信號(hào)。
[0019]參閱圖1，軟件無(wú)線電模塊200包括A/D轉(zhuǎn)換模塊210、數(shù)字下變頻模塊220、解調(diào)模塊230與D/A轉(zhuǎn)換模塊240。A/D轉(zhuǎn)換模塊210采用AD9255芯片，A/D轉(zhuǎn)換模塊210的輸入端連接下變頻模塊120的輸出端。數(shù)字下變頻模塊220的輸入端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊210的輸出端。解調(diào)模塊230為8-level CPFSK解調(diào)模塊。解調(diào)模塊230的輸入端連接數(shù)字下變頻模塊220的輸出端。D/A轉(zhuǎn)換模塊240采用AD9707芯片，D/A轉(zhuǎn)換模塊240的輸入端連接解調(diào)模塊230的輸出端。
[0020]以下結(jié)合圖2對(duì)軟件無(wú)線電模塊200的結(jié)構(gòu)及其功能做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]A/D轉(zhuǎn)換模塊210將射頻裝置100中接收到的中頻模擬信號(hào)進(jìn)行帶通采樣，實(shí)現(xiàn)中頻模擬信號(hào)到中頻的數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
[0022]數(shù)字下變頻模塊220包括兩個(gè)混頻器、數(shù)控振蕩器221、CIC濾波器222、HB濾波器223與FIR濾波器224。數(shù)控振蕩器221的兩個(gè)輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊210的兩個(gè)輸出端分別連接兩個(gè)混頻器。兩個(gè)混頻器的輸出端分別連接CIC濾波器222的輸入端，HB濾波器223的輸入端連接CIC濾波器222的輸出端，F(xiàn)IR濾波器224的輸入端連接HB濾波器223的輸出端，F(xiàn)IR濾波器224的輸出端連接解調(diào)模塊230。數(shù)控振蕩器221輸出的離散化的本振信號(hào)與A/D轉(zhuǎn)換模塊210的中頻的數(shù)字信號(hào)在混頻器中進(jìn)行正交混頻，從而將中頻的數(shù)字信號(hào)的寬帶頻譜調(diào)整至基帶信號(hào)，由混頻器輸出初始的基帶信號(hào)。此時(shí)兩路初始的基帶信號(hào)的頻率仍是A/D帶通采樣中的頻率，數(shù)據(jù)率高，信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)小于采樣頻率。本實(shí)施例中，被A/D轉(zhuǎn)換模塊210進(jìn)行帶通采樣的中頻模擬信號(hào)的中頻頻率為f0 = 51.2MHz, A/D轉(zhuǎn)換模塊210的采樣頻率為fs = 49.6MHz，信號(hào)帶寬定為10MHz。因此，A/D轉(zhuǎn)換模塊210輸出的中頻的數(shù)字信號(hào)與本振信號(hào)混頻后生成的兩路初始的基帶信號(hào)的中心頻率為49.6MHz。由于兩路初始的基帶信號(hào)的頻率太高，無(wú)法適用于FPGA的后續(xù)處理，因此本實(shí)用新型中引入了數(shù)字下變頻模塊220，兩路基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻模塊220的多級(jí)抽取濾波來(lái)降低基帶信號(hào)的頻率。
[0023]數(shù)字下變頻模塊220中，CIC濾波器222 (Cascaded-1ntegrator-Comb,級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器)作為多級(jí)抽取濾波的第一級(jí)，可達(dá)到很高的處理速度并進(jìn)行大的抽取因子工作。本實(shí)施例中，CIC濾波器222可實(shí)現(xiàn)8倍的抽取。輸入CIC濾波器222的初始的基帶信號(hào)頻率為49.6MHz，帶寬為0.8MHz，此過(guò)程中CIC濾波器對(duì)49.6MHz的基帶信號(hào)實(shí)現(xiàn)8倍的抽取，輸出信號(hào)頻率降為5.12MHz, CIC濾波器222輸出的初始的基帶信號(hào)的波形參見(jiàn)圖3a ο
[0024]HB濾波器223 (半帶濾波器)作為抽取的第二級(jí)，實(shí)現(xiàn)2倍的抽取，抽取因子固定為2，可完成采樣率降低一半的要求。本實(shí)施例中，輸入HB濾波器223的基帶信號(hào)的頻率為
5.12MHz，經(jīng)過(guò)HB濾波器223的2倍抽取，輸出的低頻的基帶信號(hào)的頻率為2.56MHz，HB濾波器223輸出的低頻的基帶信號(hào)的波形參見(jiàn)圖3b。
[0025]FIR濾波器224作為多級(jí)抽取的第三級(jí)，用于作為數(shù)字下變頻中的補(bǔ)償濾波，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)信道的整形濾波，也可作為匹配濾波器。FIR濾波器224不對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行降速，輸出的基帶信號(hào)的頻率仍為2.56MHz FIR濾波器224輸出的基帶信號(hào)的波形參見(jiàn)圖3c。
[0026]兩路基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)多次抽取與濾波之后，得到用于解調(diào)的基帶信號(hào)。此時(shí)將該基帶信號(hào)送到解調(diào)模塊230中進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)模塊230為8-Leve I CPFSK解調(diào)模塊，通過(guò)8-Leve I CPFSK解調(diào)方式從中得到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)中包含有圖像及聲音等數(shù)據(jù)。將該數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊240進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到已解調(diào)的模擬信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換模塊240可接計(jì)算機(jī)及其他設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多樣化信息功能的擴(kuò)展。
[0027]參閱圖2，在軟件無(wú)線電模塊200中設(shè)有一個(gè)CLK時(shí)鐘信號(hào)模塊250，CLK時(shí)鐘信號(hào)模塊250為A/D轉(zhuǎn)換模塊210、數(shù)控振蕩器(NCO) 221、CIC濾波器222、HB濾波器223、FIR濾波器224、解調(diào)模塊230及D/A轉(zhuǎn)換模塊240提供相同的時(shí)鐘信號(hào)。
[0028]本實(shí)用新型尤其適用于海上傳統(tǒng)的通信有衛(wèi)星、短波、超短波通信，相對(duì)于短波信道，超短波主要靠直射波通信，在長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)其信道參數(shù)可以當(dāng)作是恒定不變的，因而超短波通信更可靠也更簡(jiǎn)單、更穩(wěn)定。相對(duì)于通信較好的衛(wèi)星通信來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。由于超短波通信具有穩(wěn)定、簡(jiǎn)單、通信頻率較高等特點(diǎn)，近年，在民用領(lǐng)域及軍用領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛提高。超短波通信的靈活性正好滿足調(diào)度指揮，應(yīng)急通信地點(diǎn)、時(shí)間和通信形式的不確定性，例如利用中繼設(shè)備，超短波通信可以覆蓋很寬的范圍，在應(yīng)急通信中發(fā)揮了重要的作用。因此，本實(shí)用新型可以作為海上作業(yè)船只的應(yīng)急接收系統(tǒng)，可以很好地完成應(yīng)急通信。
[0029]本實(shí)用新型的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實(shí)施例。在不背離實(shí)用新型構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本實(shí)用新型中，并且以所附的權(quán)利要求書(shū)為保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，其特征在于，包括射頻裝置(100)與軟件無(wú)線電模塊(200);所述射頻裝置(100)與所述軟件無(wú)線電模塊(200)連接； 所述射頻裝置(100)包括接收模塊(110)和下變頻模塊(120)，所述接收模塊(110)的輸出端連接所述下變頻模塊(120)的輸入端； 所述軟件無(wú)線電模塊(200)包括A/D轉(zhuǎn)換模塊(210)、數(shù)字下變頻模塊(220)、解調(diào)模塊(230)與D/A轉(zhuǎn)換模塊(240);所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(210)的輸入端連接所述下變頻模塊(120)的輸出端；所述數(shù)字下變頻模塊(220)的輸入端連接所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(210)的輸出端；所述解調(diào)模塊(230)的輸入端連接所述數(shù)字下變頻模塊(220)的輸出端；所述D/A轉(zhuǎn)換模塊(240)的輸入端連接所述解調(diào)模塊(230)的輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字下變頻模塊(220)包括:兩個(gè)混頻器、數(shù)控振蕩器(221)、CIC濾波器(222)、HB濾波器(223)與FIR濾波器(224);所述數(shù)控振蕩器(221)的兩個(gè)輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(210)的兩個(gè)輸出端分別連接兩個(gè)所述混頻器，兩個(gè)所述混頻器的輸出端分別連接所述CIC濾波器(222)的輸入端，所述HB濾波器(223)的輸入端連接所述CIC濾波器(222)的輸出端，所述FIR濾波器(224)的輸入端連接所述HB濾波器(223)的輸出端，所述FIR濾波器(224)的輸出端連接所述解調(diào)模塊(230)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，其特征在于，所述軟件無(wú)線電模塊(200)進(jìn)一步包括CLK時(shí)鐘信號(hào)模塊(250)，所述CLK時(shí)鐘信號(hào)模塊(250)的輸出端分別與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(210)、所述數(shù)字下變頻模塊(220)、所述解調(diào)模塊(230)以及所述D/A轉(zhuǎn)換模塊(240)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(210)采用AD9255芯片，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊(240)采用AD9707芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的超短波數(shù)傳接收系統(tǒng)，其特征在于，所述解調(diào)模塊(230)為8-level CPFSK解調(diào)模塊。
【文檔編號(hào)】H04L25/03GK204013507SQ201420325935
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】王紅蘭, 許理巖, 陳翔, 姜羊羊, 徐文超, 彭偉軍 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué), 上海博彭電子科技有限公司