專利名稱：用于短波模擬接收機(jī)升級(jí)改造的正交檢波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無線電接收機(jī)的升級(jí)改造裝置，特別涉及一種用于短波模擬接收機(jī) 升級(jí)改造的正交檢波器。
(二)
背景技術(shù)：
在短波接收設(shè)備當(dāng)中，模擬制式的接收機(jī)(以下簡稱"模擬機(jī)")在包括軍隊(duì)、各級(jí)無 委、航海、授時(shí)、氣象、廣播等在內(nèi)的各相關(guān)部門當(dāng)中仍然具有很大的擁有量。這部分模擬 機(jī)，完全基于硬件實(shí)現(xiàn)，功能單一，面對(duì)現(xiàn)代通信技術(shù)不斷發(fā)展所提出的種種挑戰(zhàn)(更加復(fù)雜 惡劣的信道環(huán)境，層出不窮的新的編碼調(diào)制方式等)，顯得力不從心。而且，因?yàn)楦聯(lián)Q代的 周期、資金等各種因素的制約，又不太可能在短時(shí)間內(nèi)完全淘汰下來。所以，如何因地制宜對(duì) 它們進(jìn)行改造，使其適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展，具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。
軟件無線電技術(shù)近年來迅速發(fā)展，具有可擴(kuò)展性強(qiáng)，靈活通用等特點(diǎn)，代表了無線電技術(shù)的發(fā) 展方向。對(duì)傳統(tǒng)的模擬機(jī)進(jìn)行數(shù)字化改造，引入軟件無線電技術(shù)，能大幅度提高其性能，使其 跟上技術(shù)發(fā)展的步伐。
為從來自模擬機(jī)的中頻信號(hào)當(dāng)中提取頻率較低的"基帶"信號(hào)，傳統(tǒng)的混頻方法是本機(jī)振
蕩器產(chǎn)生等于中頻信號(hào)載頻的本振輸出，經(jīng)過移相器之后變換為相位差為90度的兩路正交信 號(hào)，分別與中頻信號(hào)混頻，產(chǎn)生"和頻"與"差頻"輸出。經(jīng)過低通濾波器過慮掉"和頻"分 量之后，"差頻"成分即為所需的兩路"基帶"信號(hào)。雖然能實(shí)現(xiàn)"基帶"信號(hào)提取，但是該 方法電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，由于混頻器非線性效應(yīng)產(chǎn)生的諧波成分豐富，損耗大，因而應(yīng) 用受限。
(三) 發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供一種用于短波模擬接收機(jī)升級(jí)改造的正交檢波器。
一種用于短波模擬接收機(jī)升級(jí)改造的正交檢波器，包括振蕩器、脈沖產(chǎn)生電路、雙路模擬 開關(guān)、雙電壓跟隨器、雙積分器、雙反相比例放大器，脈沖產(chǎn)生電路由D類觸發(fā)器和邏輯電 路組成，其特征在于，振蕩器和脈沖產(chǎn)生電路相連接，脈沖產(chǎn)生電路的邏輯電路輸出端分別連 接到雙路模擬開關(guān)的控制端，雙路模擬開關(guān)的輸出端分別連接到雙電壓跟隨器的輸入端，雙電 壓跟隨器輸出端分別連接至雙積分器，雙積分器后面各自連接有雙反相比例放大器，雙反相比 例放大器輸出端連接輸出耦合電路。
本實(shí)用新型使用時(shí)，將短波模擬接收機(jī)的中頻輸出端與正交檢波器的輸入端連接；正交檢 波器的輸出端與個(gè)人電腦的聲卡線性輸入端連接，信號(hào)進(jìn)入聲卡采樣后，即可借助個(gè)人電腦進(jìn) 行頻譜顯示、數(shù)字濾波、解調(diào)、消噪等一系列操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)短波模擬接收機(jī)的升級(jí)改造。
本實(shí)用新型中的正交檢波器工作過程為振蕩器產(chǎn)生4倍于中頻頻率的時(shí)鐘頻率，經(jīng)脈沖產(chǎn)生電路由其邏輯電路輸出兩路采樣脈沖(見圖2中的采樣脈沖4、 5)，脈沖寬度為T，周 期為To，且Tp4T (其中T為時(shí)鐘周期，To為中頻周期。)，且兩路采樣脈沖的相位相差90 度，分別控制雙路模擬開關(guān)的"閉合"和"斷開"(高電平為"閉合"，低電平為"斷 開")。兩模擬開關(guān)的輸入端接收由模擬接收機(jī)耦合饋送過來的中頻信號(hào)，由兩模擬開關(guān)的輸 出端與兩電壓跟隨器連接后進(jìn)行阻抗變換，再進(jìn)入兩積分器，即可"提取"出聲卡能夠處理的 低頻"基帶"信號(hào)。個(gè)人電腦的聲卡是一個(gè)包含模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號(hào)處理芯片的完整 的硬件系統(tǒng)，用以對(duì)"基帶"信號(hào)進(jìn)行處理。聲卡的線性輸入口 (Line In)接收雙路(R聲道 和L聲道)立體聲信號(hào)，在本發(fā)明中，對(duì)應(yīng)接收使用各種軟件無線電技術(shù)所需的兩路正交信號(hào)
(I路和Q路)。l路和Q路"基帶"信號(hào)進(jìn)入聲卡采樣后，即可運(yùn)用處理正交"基帶"信號(hào) 的算法進(jìn)行運(yùn)算處理，完成頻譜顯示、數(shù)字濾波、解調(diào)、消噪等一系列操作。
本實(shí)用新型由正交檢波器"提取"出"基帶"信號(hào)的原理如下設(shè)來自模擬機(jī)的中頻信 號(hào)為未經(jīng)調(diào)制的純載波，即為圖2中周期為7b的正弦電壓信號(hào)6。它通過雙路模擬開關(guān)耦合至 雙積分器，則每路開關(guān)可以允許T時(shí)間內(nèi)的正弦信號(hào)6通過。經(jīng)過T時(shí)間后，雙路模擬開關(guān)閉 合，雙積分器上積分獲得T時(shí)間內(nèi)正弦信號(hào)的電壓平均值，并維持該電壓值至下一雙路模擬開 關(guān)的開啟時(shí)刻。因?yàn)椴蓸用}沖周期等于正弦信號(hào)周期，可知每次雙積分器上獲得的電壓平均值 相等，即雙積分器的兩路輸出電壓恒定。如果保持兩采樣脈沖寬度T、周期To不變，改變正弦 信號(hào)周期使其等于To+AT，則雙積分器上的輸出電壓不再為恒定值，而是隨AT變化。從頻域分 析，通信系統(tǒng)中，"基帶"信號(hào)調(diào)制載波之后產(chǎn)生以載波為中心頻率的頻譜，即對(duì)應(yīng)時(shí)域中的 周期增量AT,由此可見雙積分器的作用正是從中頻信號(hào)當(dāng)中提取出"基帶"信號(hào)。同時(shí)，由于 兩路采樣脈沖4、 5剛好相差中頻頻率的1/4周期，即相位相差90度，雙積分器10提取的
"基帶"信號(hào)也相應(yīng)為相位差為90度的兩路信號(hào)，S卩I路和Q路，分別被送入個(gè)人電腦的聲 卡線性輸入端。
基于正交檢波器的升級(jí)改造方法較之基于正交混頻器的升級(jí)改造方法，有益效果如下
1. 使用相位相差90度的采樣脈沖進(jìn)行"異步"采樣，避免了正交混頻器進(jìn)行"同步"混 頻所要求的本振信號(hào)移相電路；使用雙積分器提取"基帶"信號(hào)，省去了混頻器及其偏執(zhí)電 路，所以，電路結(jié)構(gòu)大大簡化；
2. 作為一種"數(shù)字式"檢波器，較之模擬式混頻器，調(diào)試過程大大簡化，不需要調(diào)試就可 以接入系統(tǒng)發(fā)揮作用；
3. 混頻器的輸出包含"和頻"、"差頻"和各種諧波分量及其和、差分量，其中僅"差
頻"分量有效，則保守的損耗大于6dB;正交檢波器只輸出"差頻"分量，則轉(zhuǎn)換損耗很小， 不考慮器件損耗可達(dá)0.9dB;
4. 由于不用考慮混頻器的非線性效應(yīng)，正交檢波器的動(dòng)態(tài)范圍大，失真小，可以接入各種
類型的模擬機(jī)，應(yīng)用范圍廣泛；
5. 整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)新穎、簡單、靈活、調(diào)試便捷。由于個(gè)人電腦的迅速普及，用戶可以在
幾乎不增加任何額外硬件投資的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模擬機(jī)的升級(jí)改造。

圖1是本實(shí)用新型使用連接示意圖，圖2是正交檢波器采樣脈沖時(shí)序及采樣原理圖，圖 3是本實(shí)用新型正交檢波器實(shí)施例電路圖。
其中l(wèi).正交檢波器，2.模擬接收機(jī)，3.個(gè)人電腦(包含聲卡)，4、 5.采樣脈沖，6.中 頻信號(hào)，7.振蕩器，8.脈沖產(chǎn)生電路，9.雙路模擬開關(guān)，IO.雙積分器，11、 15、 16、 19、 21、 24、 27、 28、 29、 34、 42、 43、 50、 51、 52、 53、 57、 58、 60.電容，12、 13、 18、 20、 30、 31、 35、 40、 41、 44、 45、 46、 47.電阻，14.晶體，17.三極管，22、 23. D類觸 發(fā)器，25、 26.邏輯電路，32.模擬接收機(jī)輸出接頭，33.中頻變壓器，36、 37.雙路模擬開 關(guān)，38、 39.雙電壓跟隨器，48、 49.雙反相比例放大器，54、 55.音頻變壓器，56.雙路接 口， 59三端穩(wěn)壓集成塊，61.來自模擬接收機(jī)的中頻輸出信號(hào)，62.經(jīng)正交檢波器提取之后的 "基帶"信號(hào)。 具體實(shí)施方式
實(shí)施例
本實(shí)用新型使用連接如圖1所示，短波模擬接收機(jī)2的中頻輸出端與正交檢波器1的輸 入端連接；正交檢波器1的輸出端與個(gè)人電腦3的聲卡線性輸入端連接，信號(hào)進(jìn)入聲卡采樣 后，即可借助個(gè)人電腦3進(jìn)行頻譜顯示、數(shù)字濾波、解調(diào)、消噪等一系列操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)短波模 擬接收機(jī)2的升級(jí)改造。
本實(shí)用新型正交檢波器的實(shí)施例如圖3所示，包括振蕩器7、脈沖產(chǎn)生電路8、雙路模擬 開關(guān)9、雙電壓跟隨器38、 39、雙積分器IO、雙反相比例放大器48、 49，脈沖產(chǎn)生電路8 由D類觸發(fā)器22、 23和邏輯電路"和"門25、 26組成，振蕩器7和脈沖產(chǎn)生電路8相連 接，脈沖產(chǎn)生電路8的邏輯電路"和"門25、 26輸出端分別連接到雙路模擬開關(guān)9的控制 端，雙路模擬開關(guān)9的輸出端分別連接到雙電壓跟隨器38、 39的輸入端，雙電壓跟隨器 38、 39輸出端分別連接至雙積分器10，雙積分器10后面各自連接有雙反相比例放大器48、 49，雙反相比例放大器48、 49輸出端連接輸出耦合電路。
其中電容ll、 15、 16、 19，電阻12、 13、 18、 20，三極管17，晶體14組成晶體振 蕩電路，產(chǎn)生4倍于中頻頻率的時(shí)鐘頻率，經(jīng)電容21耦合至D類觸發(fā)器22、 23，"和"門 25、 26組成的脈沖產(chǎn)生電路8，產(chǎn)生控制脈沖；雙路模擬開關(guān)9包括分離的兩個(gè)模擬開關(guān) 36、 37，脈沖產(chǎn)生電路8所產(chǎn)生的控制脈沖控制模擬開關(guān)36、 37的狀態(tài)(高電平為"閉 合"，低電平為"斷開")。模擬開關(guān)36、 37的輸入端接收由模擬接收機(jī)輸出接頭32、中頻 變壓器33、電容34、電阻35組成的耦合網(wǎng)絡(luò)從模擬機(jī)耦合過來的中頻信號(hào)。模擬開關(guān)36、 37的輸出端與高速運(yùn)算放大器組成的電壓跟隨器38、 39連接，進(jìn)行阻抗變換，再進(jìn)入由電阻 40、 41，電容42、 43組成的積分器。
由電容42、 43提取的"基帶"信號(hào)I路和Q路經(jīng)由電阻44、 45、 46、 47，運(yùn)放48、 49 組成的反相比例放大電路，由電容52、 53和音頻變壓器54、 55耦合到個(gè)人電腦聲卡線性輸 入端R、 L接口。
電容57、 58、 60和三端穩(wěn)壓集成塊59組成穩(wěn)壓電路為整個(gè)正交檢波器1提供5V電源。 電容24、 27、 28、 29、 50、 51，電阻30、 31，組成偏置網(wǎng)絡(luò)以及高頻旁路電路。
權(quán)利要求1.一種用于短波模擬接收機(jī)升級(jí)改造的正交檢波器，包括振蕩器、脈沖產(chǎn)生電路、雙路模擬開關(guān)、雙電壓跟隨器、雙積分器、雙反相比例放大器，脈沖產(chǎn)生電路由D類觸發(fā)器和邏輯電路組成，其特征在于，振蕩器和脈沖產(chǎn)生電路相連接，脈沖產(chǎn)生電路的邏輯電路輸出端分別連接到雙路模擬開關(guān)的控制端，雙路模擬開關(guān)的輸出端分別連接到雙電壓跟隨器的輸入端，雙電壓跟隨器輸出端分別連接至雙積分器，雙積分器后面各自連接有雙反相比例放大器，雙反相比例放大器輸出端分別連接輸出耦合電路。
專利摘要用于短波模擬接收機(jī)升級(jí)改造的正交檢波器，包括振蕩器、脈沖產(chǎn)生電路、雙路模擬開關(guān)、雙電壓跟隨器、雙積分器、雙反相比例放大器，該裝置接入短波模擬接收機(jī)和帶有聲卡的個(gè)人電腦之間，可完成對(duì)短波模擬接收機(jī)的升級(jí)改造。該裝置具有新穎、簡單、靈活，調(diào)試便捷等特點(diǎn)，可改變傳統(tǒng)的模擬接收機(jī)升級(jí)方式，從而大幅度地提升性能。
文檔編號(hào)H04B1/16GK201160271SQ20082001860
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者康 李, 林異株 申請(qǐng)人:山東大學(xué)