高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)，它包括包括接收天線、濾波電路、低噪放大電路、自動(dòng)增益控制電路、A/D轉(zhuǎn)換單元、A/D采樣單元以及2個(gè)SMA連接器，其特征在于，用于接收DC-30MHz頻段的短波的接收天線連接A/D轉(zhuǎn)換單元，一個(gè)SMA連接器分別連接A/D轉(zhuǎn)換單元、接收天線和濾波電路，另一SMA連接器也連接濾波電路，并外接時(shí)鐘源，濾波電路、低噪放大電路、自動(dòng)增益控制電路和A/D采樣單元依次串連，高頻軟件無(wú)線電系統(tǒng)還插入了一個(gè)EEPROM電路；本發(fā)明的接收系統(tǒng)具有可直接接收寬頻帶射頻信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為中頻信號(hào)，進(jìn)而可直接進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行采樣等一系列處理。本發(fā)明的接收系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)緊湊、成本低的特點(diǎn)，非常適合搭建小型雷達(dá)系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高頻通用軟件無(wú)線電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)是一種工作于6MHz-30MHz的射頻接收系統(tǒng)。它涉及到超寬帶天線理論與技術(shù)、低噪放大器電路設(shè)計(jì)、低通濾波電路的應(yīng)用、還有eeprom芯片的接入等多種技術(shù)手段。高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)最常見(jiàn)的應(yīng)用形式是搭建軟件無(wú)線電系統(tǒng)，它一般作為高頻通用軟件無(wú)線電系統(tǒng)的射頻前端使用，其作用是將接收到的信號(hào)下變頻到基帶以實(shí)現(xiàn)模擬射頻信號(hào)和模擬中頻信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，從而解決了 A/D和D/A的速率、精度等無(wú)法達(dá)到對(duì)射頻模擬信號(hào)直接進(jìn)行采樣的問(wèn)題，它可接收6-30MHZ的電磁波信號(hào)(波長(zhǎng)50-10m)。目前這種設(shè)計(jì)的電路一般包括混頻單元等，這使得電路總體較為龐大和復(fù)雜，限制了接收信號(hào)的頻率，其信號(hào)的處理速度和效率也非常低，維護(hù)應(yīng)用成本也較高，無(wú)法應(yīng)用于機(jī)動(dòng)靈活的小型雷達(dá)建設(shè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供了一種高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)，它具有電路結(jié)構(gòu)緊湊、信號(hào)處理速度快和應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括包括接收天線、濾波電路、低噪放大電路、自動(dòng)增益控制電路、A/D轉(zhuǎn)換單元、A/D采樣單元以及2個(gè)SMA連接器，其特征在于，用于接收DC-30MHZ頻段的短波的接收天線連接A/D轉(zhuǎn)換單元，一個(gè)SMA連接器分別連接A/D轉(zhuǎn)換單元、接收天線和濾波電路，另一 SMA連接器也連接濾波電路，并外接時(shí)鐘源，濾波電路、低噪放大電路、自動(dòng)增益控制電路和A/D采樣單元依次串連，高頻軟件無(wú)線電系統(tǒng)還插入了一個(gè)EEPROM電路；
所述的低噪放大電路包括2個(gè)視頻運(yùn)算放大器組成差分電路；
所述的2個(gè)SMA連接器還外接上/下調(diào)諧器或信號(hào)發(fā)生器；
所述的EEPROM電路內(nèi)存儲(chǔ)有與高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)的子板具有相關(guān)性的數(shù)據(jù)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)效果是:本發(fā)明的軟件無(wú)線電系統(tǒng)30MHz接收子板作為軟件無(wú)線電射頻前端電路使用，可接收0 — 30MHz的射頻信號(hào)，并將接收到的信號(hào)下變頻到基帶以實(shí)現(xiàn)模擬射頻信號(hào)和模擬中頻信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，從而解決A/D和D/A的速率、精度等無(wú)法達(dá)到對(duì)射頻模擬信號(hào)直接進(jìn)行采樣的問(wèn)題。本發(fā)明的接收系統(tǒng)具有可直接接收寬頻帶射頻信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為中頻信號(hào)，進(jìn)而可直接進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行采樣等一系列處理。本發(fā)明的接收系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)緊湊、成本低的特點(diǎn)，非常適合搭建小型雷達(dá)系統(tǒng)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為:射頻接收子板原理框圖。[0007]圖2為:低通濾波電路原理圖。
[0008]圖3為:低噪放大電路原理圖。
[0009]圖4 為:EEPROM 電路。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示，其包括它包括包括接收天線、濾波電路、低噪放大電路、自動(dòng)增益控制電路、A/D轉(zhuǎn)換單元、A/D采樣單元以及2個(gè)SMA連接器；接收天線連接A/D轉(zhuǎn)換單元，一個(gè)SMA連接器分別連接A/D轉(zhuǎn)換單元、接收天線和濾波電路，另一SMA連接器也連接濾波電路，并外接時(shí)鐘源，濾波電路、低噪放大電路、自動(dòng)增益控制電路和A/D采樣單元依次串連，高頻軟件無(wú)線電系統(tǒng)還插入了一個(gè)EEPROM電路；
接收天線:該系統(tǒng)接收天線的設(shè)計(jì)可接收DC-30MHZ頻段的短波；
濾波電路:本電路主要采用低通濾波電路，不僅可用于濾除我們不需要的雜波，同時(shí)還可用于抗鋸齒化；
低噪放大電路:位于放大鏈路輸入端，針對(duì)給定的增益要求，引入盡可能小的內(nèi)部噪聲，并在輸出端獲得最大可能的信噪比而設(shè)計(jì)的放大器。本發(fā)明采用2個(gè)視頻運(yùn)算放大器組成差分電路，以實(shí)現(xiàn)電路的低噪放大功能；
自動(dòng)增益控制電路:在無(wú)線通信中，因接收電臺(tái)的不同、通信距離的變化、電磁波傳播信道的衰減量變化以及接收機(jī)環(huán)境變化等，接收機(jī)接收到的信號(hào)強(qiáng)度均會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)。可以設(shè)想，如果接收機(jī)的增益不變，輸入信號(hào)幅度在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出信號(hào)的幅度也將發(fā)生同樣比例的變化，在強(qiáng)信號(hào)時(shí)就有可能使接收機(jī)過(guò)載而導(dǎo)致阻塞，在弱信號(hào)時(shí)，則又有可能造成信號(hào)的丟失。為了克服這一缺點(diǎn)，可采用自動(dòng)增益控制電路，使接收機(jī)的增益隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱而變化，即輸入信號(hào)弱時(shí)，接收機(jī)增益升高；輸入信號(hào)強(qiáng)時(shí)，接收機(jī)增益減小，以補(bǔ)償輸入信號(hào)強(qiáng)弱的影響，達(dá)到減小輸出電平變化的目的；
EEPROM電路:每個(gè)子板有一個(gè)板載I2C的EEPROM ( 24LC024或24LC025 )使系統(tǒng)能夠識(shí)別子板。這使得主機(jī)軟件能夠根據(jù)所安裝的子板自動(dòng)設(shè)置合適的系統(tǒng)。EEPROM也可以保存一些校準(zhǔn)值比如直流偏置或者IQ不平衡。如果這個(gè)EEPROM沒(méi)有被編程，每次pc上的軟件運(yùn)行時(shí)會(huì)打印出一個(gè)警告消息；
高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)有2個(gè)SMA連接器，可用于連接外部上/下調(diào)諧器或信號(hào)發(fā)生器。我們可以把它看作是信號(hào)的入口或出口，而不會(huì)影響信號(hào)；
本發(fā)明高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)，主要是基于高頻信號(hào)接收，適用于軟件無(wú)線電的接收機(jī)射頻前端電路，較之傳統(tǒng)接收機(jī)射頻前端電路相比沒(méi)有了混頻單元，射頻前端直接將天線接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理送給A/D轉(zhuǎn)換單元。
[0011]見(jiàn)圖1，為本發(fā)明的高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)框圖示意圖。其包括接收天線、濾波電路、低噪放大電路(LAN)、自動(dòng)增益控制電路、EEPROM電路及2個(gè)SMA連接器。
[0012]本發(fā)明的高頻軟件無(wú)線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的2個(gè)SMA連接器，其中連接接收高頻信號(hào)的天線，另一個(gè)作為備用，當(dāng)我們的系統(tǒng)不使用內(nèi)部時(shí)鐘源時(shí)，我們可以通過(guò)這個(gè)SMA連接器外接我們需要的時(shí)鐘源。
[0013]當(dāng)信號(hào)從SMA連接器進(jìn)入高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)電路，隨后進(jìn)入一個(gè)低通濾波電路，濾除雜波。見(jiàn)圖2。[0014]信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波之后，隨后進(jìn)入低噪放大電路。見(jiàn)圖3，本發(fā)明的低噪放大電路是由2個(gè)視頻運(yùn)算放大器模塊構(gòu)成，這樣設(shè)計(jì)可以很好的位于放大鏈路輸入端，針對(duì)給定的增益要求，引入盡可能小的內(nèi)部噪聲，并在輸出端獲得最大可能的信噪比而設(shè)計(jì)的放大器。
[0015]在對(duì)信號(hào)進(jìn)行低噪放大電路設(shè)計(jì)時(shí)，我們同時(shí)在這基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了自動(dòng)增益控制電路。如果接收機(jī)的增益不變，輸入信號(hào)幅度在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出信號(hào)的幅度也將發(fā)生同樣比例的變化，在強(qiáng)信號(hào)時(shí)就有可能使接收機(jī)過(guò)載而導(dǎo)致阻塞，在弱信號(hào)時(shí)，則又有可能造成信號(hào)的丟失。為了克服這一缺點(diǎn)，可采用自動(dòng)增益控制電路，使接收機(jī)的增益隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱而變化，即輸入信號(hào)弱時(shí)，接收機(jī)增益升高；輸入信號(hào)強(qiáng)時(shí)，接收機(jī)增益減小，以補(bǔ)償輸入信號(hào)強(qiáng)弱的影響，達(dá)到減小輸出電平變化的目的。
[0016]見(jiàn)圖4，本發(fā)明的高頻軟件無(wú)線電系統(tǒng)插入了一個(gè)EEPROM ( 24LC024或24LC025)電路，這樣可以使pc通過(guò)EEPROM ( 24LC024或24LC025 )芯片內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別子板。這使得主機(jī)軟件能夠根據(jù)所安裝的子板自動(dòng)設(shè)置合適的系統(tǒng)。EEPROM也可以保存一些校準(zhǔn)值比如直流偏置或者IQ不平衡。如果這個(gè)EEPROM沒(méi)有被編程，每次pc上的軟件運(yùn)行時(shí)會(huì)打印出一個(gè)警告消息。
[0017]本發(fā)明高頻軟件無(wú)線電的接收機(jī)射頻前端電路摒棄了傳統(tǒng)接收機(jī)射頻前端電路的混頻單元，射頻前端直接將天線接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理送給A/D轉(zhuǎn)換單元。這不僅對(duì)后續(xù)的A/D采樣單元、基帶處理提出了更高的要求，也對(duì)射頻前端電路性能，穩(wěn)定性等方面提出了新的挑戰(zhàn)。該射頻接收子板適用于軟件無(wú)線電基本結(jié)構(gòu)的射頻前端電路(不包含天線)，該射頻前端電路具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、線性度好、噪聲系數(shù)低、工作頻段寬等特點(diǎn)。軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)可包括射頻前端，可同時(shí)接收多個(gè)頻段、多個(gè)方向的射頻信號(hào)，并通過(guò)一系列處理可轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)。當(dāng)然，這是在開(kāi)環(huán)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行的。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)，它包括包括接收天線、濾波電路、低噪放大電路、自動(dòng)增益控制電路、A/D轉(zhuǎn)換單元、A/D采樣單元以及2個(gè)SMA連接器，其特征在于，用于接收DC-30MHZ頻段的短波的接收天線連接A/D轉(zhuǎn)換單元，一個(gè)SMA連接器分別連接A/D轉(zhuǎn)換單元、接收天線和濾波電路，另一 SMA連接器也連接濾波電路，并外接時(shí)鐘源，濾波電路、低噪放大電路、自動(dòng)增益控制電路和A/D采樣單元依次串連，高頻軟件無(wú)線電系統(tǒng)還插入了一個(gè)EEPROM電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)，其特征在于，所述的低噪放大電路包括2個(gè)視頻運(yùn)算放大器組成差分電路。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)，其特征在于，所述的2個(gè)SMA連接器還外接上/下調(diào)諧器或信號(hào)發(fā)生器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)，其特征在于，所述的EEPROM電路內(nèi)存儲(chǔ)有與高頻軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)的子板具有相關(guān)性的數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01S7/35GK103675765SQ201310639341
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】姚明, 鄧曉華, 魏葵, 白波 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)