一種用于無(wú)人機(jī)地空窄帶通信系統(tǒng)的接收終端技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于無(wú)人機(jī)地空窄帶通信系統(tǒng)的接收終端，它包括射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和FPGA，射頻接收模塊接收來(lái)自外部的通信信號(hào)以及來(lái)自FPGA的控制信號(hào)，射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與FPGA連接，F(xiàn)PGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，F(xiàn)PGA的增益控制輸出與射頻接收模塊連接，F(xiàn)PGA還通過(guò)內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)。本發(fā)明專利技術(shù)對(duì)可遙測(cè)、遙控、數(shù)傳的無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)中的地空窄帶信號(hào)通信子系統(tǒng)進(jìn)行完善，適用于空中的無(wú)人機(jī)終端。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種用于無(wú)人機(jī)地空窄帶通信系統(tǒng)的接收終端
本專利技術(shù)涉及一種用于無(wú)人機(jī)地空窄帶通信系統(tǒng)的接收終端。
技術(shù)介紹
無(wú)人機(jī)具有費(fèi)效比低、零傷亡和部署靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以幫助甚至是代替人類在很多場(chǎng)景中發(fā)揮作用，如災(zāi)后的人員搜救、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)察等。無(wú)論在民用還是軍用領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)均有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。可遙測(cè)、遙控、數(shù)傳的無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)包括空-地雙向通信和地-地雙向通信兩部分，按照傳輸數(shù)據(jù)類型進(jìn)行劃分，可分為寬帶信號(hào)通信和窄帶信號(hào)通信兩種類型，其中寬帶信號(hào)為無(wú)人機(jī)偵察圖像數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)和無(wú)人機(jī)遙測(cè)業(yè)務(wù)，窄帶信號(hào)為手持終端與無(wú)人機(jī)間遙控通信業(yè)務(wù)，手持終端與車載終端間通信業(yè)務(wù)。而窄帶通信中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是它的接收終端，接收終端為無(wú)人機(jī)終端。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種資源損耗低的、數(shù)據(jù)處理精確的用于無(wú)人機(jī)地空窄帶通信系統(tǒng)的接收終端。本專利技術(shù)的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種用于無(wú)人機(jī)地空窄帶通信系統(tǒng)的接收終端，它包括射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和FPGA，射頻接收模塊接收來(lái)自外部的通信信號(hào)以及來(lái)自FPGA的控制信號(hào)，射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與FPGA連接，F(xiàn)PGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，F(xiàn)PGA的增益控制輸出與射頻接收模塊連接，F(xiàn)PGA還通過(guò)內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)；所述的FPGA包括下變頻模塊、小數(shù)抽取模塊、粗頻偏校正模塊、窄帶濾波模塊、位同步模塊、精頻偏同步模塊、譯碼/判決模塊、解交織模塊和勻速緩沖模塊，下變頻模塊的輸入與ADC連接，下變頻模塊的輸出與小數(shù)抽取模塊連接，小數(shù)抽取模塊的輸出與粗頻偏校正模塊連接，粗頻偏校正模塊的輸出與窄帶濾波模塊連接，窄帶濾波模塊的輸出與位同步模塊連接，位同步模塊的輸出與精頻偏同步模塊連接，精頻偏同步模塊的輸出與譯碼/判決模塊連接，譯碼/判決模塊的輸出與解交織模塊連接，解交織模塊的輸出與勻速緩沖模塊連接，勻速緩沖模塊的輸出通過(guò)內(nèi)部接口輸出解調(diào)增益。所述的下變頻模塊包括正交混頻電路、低通濾波電路和數(shù)控振蕩電路，正交混頻電路的輸入分別與ADC輸入信號(hào)和數(shù)控振蕩電路連接，正交混頻電路輸出I、Q兩路信號(hào)至低通濾波電路，低通濾波電路輸出I、Q兩路信號(hào)至小數(shù)抽取模塊，所述的數(shù)控振蕩電路使用CORDIC算法。數(shù)控振蕩電路使用CORDIC算法實(shí)現(xiàn)，僅消耗少量的寄存器和加法器資源，不消耗RAM，資源損耗基本上可以忽略不計(jì)。所述的小數(shù)抽取模塊對(duì)下變頻模塊得到的基帶信號(hào)進(jìn)行小數(shù)倍抽取，輸出信號(hào)樣值至粗頻偏校正模塊。由于解擴(kuò)后信號(hào)帶寬只有180kHz左右，而最高多普勒頻偏達(dá)3kHz，在某些干擾情況下，頻偏可能會(huì)超出常規(guī)的鎖相環(huán)捕獲帶之外，所以這里將載波同步部分拆分成“粗頻偏校正”和“精頻偏同步”兩個(gè)環(huán)節(jié)。所述的粗頻偏校正模塊包括正交混頻電路、消除調(diào)制信息電路、FFT電路、譜線峰值搜索電路、計(jì)算頻偏電路和數(shù)控振蕩電路，正交混頻電路接收來(lái)自小數(shù)抽取模塊輸出的信號(hào)，正交混頻電路的輸出分別與窄帶濾波模塊和消除調(diào)制信息電路連接，消除調(diào)制信息電路的輸出與FFT電路連接，F(xiàn)FT電路的輸出與譜線峰值搜索電路連接，譜線峰值搜索電路的輸出與計(jì)算頻偏電路連接，計(jì)算頻偏電路的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與正交混頻電路連接。輸入信號(hào)是4倍符號(hào)采樣率，進(jìn)入4次方運(yùn)算模塊，消除QPSK的調(diào)制信息，獲得單音頻點(diǎn)信息。經(jīng)過(guò)FFT和譜線峰值搜索，即可獲取粗頻偏信息。其中FFT的點(diǎn)數(shù)使用2048點(diǎn)，可以獲得足夠低的殘余頻偏，保證精頻偏同步模塊的正常捕獲。校正一次后，后續(xù)幾次FFT得到的粗頻偏信息接近，峰值足夠，則認(rèn)為已經(jīng)穩(wěn)定，無(wú)需再校正；否則認(rèn)為系統(tǒng)失步，重新進(jìn)行粗頻偏校正。由于頻偏較大，DDC，實(shí)施的是稍微寬帶的濾波，保證信號(hào)譜不受損壞；在粗頻偏校正完成后，再進(jìn)行一次窄帶濾波，進(jìn)一步濾除殘余的帶外噪聲。所述的窄帶濾波模塊用于進(jìn)一步濾除殘余的帶外噪聲。由于窄帶信號(hào)的信號(hào)帶寬較小，不使用SCFDE等均衡技術(shù)。位同步使用Gardner算法，對(duì)少量的殘余頻偏不敏感(按照3kHz最大頻偏，4.5Mbaud/s左右波特率算，殘余頻偏大約是碼元速率的0.1%左右)，可以位于頻率同步模塊之前。輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行小數(shù)倍內(nèi)插/抽取后，得到4倍符號(hào)采樣率的信號(hào)；對(duì)4倍樣值信號(hào)進(jìn)行g(shù)ardner位定時(shí)誤差估計(jì)，得到瞬時(shí)誤差值，通過(guò)環(huán)路濾波器濾除高頻噪聲后，驅(qū)動(dòng)NCO產(chǎn)生定時(shí)內(nèi)插使能及內(nèi)插參數(shù)；“Farrow定時(shí)內(nèi)插”模塊使用farrow結(jié)構(gòu)，插值得到準(zhǔn)確的碼元判決點(diǎn)，最終通過(guò)輸出緩沖輸出；所述的Farrow結(jié)構(gòu)是一種高效的多項(xiàng)式內(nèi)插實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。所述的位同步模塊包括輸入緩沖模塊、reg模塊、定時(shí)誤差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器、數(shù)控振蕩電路、定時(shí)內(nèi)插模塊、輸出緩沖模塊和兩個(gè)移位寄存器，輸入緩沖模塊的輸入與窄帶濾波模塊連接，輸入緩沖模塊的輸出與reg模塊連接，reg模塊的輸出與其中一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模塊的一路輸出與另一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)誤差模塊連接，定時(shí)誤差估計(jì)模塊的輸出與環(huán)路濾波器連接，環(huán)路濾波器的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模塊的另一路輸出通過(guò)輸出緩沖模塊輸出數(shù)據(jù)。所述的精頻偏同步模塊包括正交混頻電路、數(shù)控振蕩電路、相位誤差估計(jì)電路和環(huán)路濾波電路，正交混頻電路、數(shù)控振蕩電路、相位誤差估計(jì)電路和環(huán)路濾波電路組成數(shù)字鎖相環(huán)，外部I、Q兩路輸入與位同步模塊連接，正交混頻電路的輸出分別與相位誤差估計(jì)電路和譯碼/判決模塊連接，相位誤差估計(jì)電路的輸出與環(huán)路濾波電路連接，環(huán)路濾波電路的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與正交混頻電路連接。所述的數(shù)控振蕩電路的實(shí)現(xiàn)使用的是DDS算法，而不是cordic算法，因?yàn)镕PGA中cordic邏輯的時(shí)序延時(shí)量較大，導(dǎo)致環(huán)路延遲大，影響頻偏捕獲能力，而DDS只有1到3個(gè)clk的延時(shí)，可以保證環(huán)路捕獲行為和跟蹤行為的性能。所述的譯碼/判決模塊使用維特比軟判決算法，所述的解交織模塊用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的緩沖讀寫。所述的勻速緩沖模塊包括數(shù)據(jù)緩沖模塊、緩沖量監(jiān)測(cè)模塊、環(huán)路濾波模塊和數(shù)控振蕩模塊，數(shù)據(jù)緩沖模塊接收輸入數(shù)據(jù)和輸入時(shí)鐘，數(shù)據(jù)緩沖模塊的一路輸出與緩沖量監(jiān)測(cè)模塊連接，數(shù)據(jù)緩沖模塊的另一路輸出輸出數(shù)據(jù)，緩沖量監(jiān)測(cè)模塊的輸出與環(huán)路濾波模塊連接，環(huán)路濾波模塊的輸出與數(shù)控振蕩模塊連接，數(shù)控振蕩模塊的一路輸出與數(shù)據(jù)緩沖模塊連接，數(shù)控振蕩模塊的另一路輸出時(shí)鐘信號(hào)。所述的射頻接收模塊包括雙工器、發(fā)送端處理模塊、接收端處理模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述雙工器的用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，所述的發(fā)送端處理模塊的輸出與雙工器連接，接收端處理模塊的輸入與雙工器連接，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出分別與發(fā)送端處理模塊和接收端處理模塊連接；所述的驅(qū)動(dòng)模塊包括晶振、本振、功分模塊、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊和驅(qū)動(dòng)器，本振的兩路輸入分別與晶振和SPI碼連接，本振的輸出與功分模塊連接，功分模塊的兩路輸出分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊連接，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊的輸出分別與發(fā)送端處理模塊和接收端處理模塊連接，驅(qū)動(dòng)器的輸出與發(fā)送端處理模塊連接，所述的驅(qū)動(dòng)器輸出5位并行控制碼；所述的發(fā)射端處理模塊包括混頻模塊、濾波模塊、放大模塊、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于無(wú)人機(jī)地空窄帶通信系統(tǒng)的接收終端，其特征在于：它包括射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和FPGA，射頻接收模塊接收來(lái)自外部的通信信號(hào)以及來(lái)自FPGA的控制信號(hào)，射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與FPGA連接，F(xiàn)PGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，F(xiàn)PGA的增益控制輸出與射頻接收模塊連接，F(xiàn)PGA還通過(guò)內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)；所述的FPGA包括下變頻模塊、小數(shù)抽取模塊、粗頻偏校正模塊、窄帶濾波模塊、位同步模塊、精頻偏同步模塊、譯碼/判決模塊、解交織模塊和勻速緩沖模塊，下變頻模塊的輸入與ADC連接，下變頻模塊的輸出與小數(shù)抽取模塊連接，小數(shù)抽取模塊的輸出與粗頻偏校正模塊連接，粗頻偏校正模塊的輸出與窄帶濾波模塊連接，窄帶濾波模塊的輸出與位同步模塊連接，位同步模塊的輸出與精頻偏同步模塊連接，精頻偏同步模塊的輸出與譯碼/判決模塊連接，譯碼/判決模塊的輸出與解交織模塊連接，解交織模塊的輸出與勻速緩沖模塊連接，勻速緩沖模塊的輸出通過(guò)內(nèi)部接口輸出解調(diào)增益。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于無(wú)人機(jī)地空窄帶通信系統(tǒng)的接收終端，其特征在于：它包括射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和FPGA，射頻接收模塊接收來(lái)自外部的通信信號(hào)以及來(lái)自FPGA的控制信號(hào)，射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與FPGA連接，F(xiàn)PGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，F(xiàn)PGA的增益控制輸出與射頻接收模塊連接，F(xiàn)PGA還通過(guò)內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)；所述的FPGA包括下變頻模塊、小數(shù)抽取模塊、粗頻偏校正模塊、窄帶濾波模塊、位同步模塊、精頻偏同步模塊、譯碼/判決模塊、解交織模塊和勻速緩沖模塊，下變頻模塊的輸入與ADC連接，下變頻模塊的輸出與小數(shù)抽取模塊連接，小數(shù)抽取模塊的輸出與粗頻偏校正模塊連接，粗頻偏校正模塊的輸出與窄帶濾波模塊連接，窄帶濾波模塊的輸出與位同步模塊連接，位同步模塊的輸出與精頻偏同步模塊連接，精頻偏同步模塊的輸出與譯碼/判決模塊連接，譯碼/判決模塊的輸出與解交織模塊連接，解交織模塊的輸出與勻速緩沖模塊連接，勻速緩沖模塊的輸出通過(guò)內(nèi)部接口輸出解調(diào)增益；所述的譯碼/判決模塊使用維特比軟判決算法；所述的下變頻模塊包括第一正交混頻電路、低通濾波電路和第一數(shù)控振蕩電路，第一正交混頻電路的輸入分別與ADC輸入信號(hào)和第一數(shù)控振蕩電路連接，第一正交混頻電路輸出I、Q兩路信號(hào)至低通濾波電路，低通濾波電路輸出I、Q兩路信號(hào)至小數(shù)抽取模塊，所述的第一數(shù)控振蕩電路使用CORDIC算法；所述的粗頻偏校正模塊包括第二正交混頻電路、消除調(diào)制信息電路、FFT電路、譜線峰值搜索電路、計(jì)算頻偏電路和第二數(shù)控振蕩電路，第二正交混頻電路接收來(lái)自小數(shù)抽取模塊輸出的信號(hào)，第二正交混頻電路的輸出分別與窄帶濾波模塊和消除調(diào)制信息電路連接，消除調(diào)制信息電路的輸出與FFT電路連接，F(xiàn)FT電路的輸出與譜線峰值搜索電路連接，譜線峰值搜索電路的輸出與計(jì)算頻偏電路連接，計(jì)算頻偏電路的輸出與第二數(shù)控振蕩電路連接，第二數(shù)控振蕩電路的輸出與正交混頻電路連接；所述的位同步模塊包括輸入緩沖模塊、reg模塊、定時(shí)誤差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器、第三數(shù)控振蕩電路、定時(shí)內(nèi)插模塊、輸出緩沖模塊和兩個(gè)移位寄存器，輸入緩沖模塊的輸入與窄帶濾波模塊連接，輸入緩沖模塊的輸出與reg模塊連接，reg模塊的輸出與其中一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模塊的一路輸出與另一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)誤差模塊連接，定時(shí)誤差估計(jì)模塊的輸出與環(huán)路濾波器連接，環(huán)路濾波器的輸出與第三數(shù)控振蕩電路連接，第三數(shù)控振蕩電路的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：龍寧，李亞斌，張瀾，張星星，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都中遠(yuǎn)信電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51