高频软件无线电接收系统的制作方法
【专利摘要】一种高频软件无线电接收系统，它包括包括接收天线、滤波电路、低噪放大电路、自动增益控制电路、A/D转换单元、A/D采样单元以及2个SMA连接器，其特征在于，用于接收DC-30MHz频段的短波的接收天线连接A/D转换单元，一个SMA连接器分别连接A/D转换单元、接收天线和滤波电路，另一SMA连接器也连接滤波电路，并外接时钟源，滤波电路、低噪放大电路、自动增益控制电路和A/D采样单元依次串连，高频软件无线电系统还插入了一个EEPROM电路；本发明的接收系统具有可直接接收宽频带射频信号并将其转化为中频信号，进而可直接进入模数转换模块进行采样等一系列处理。本发明的接收系统具有电路结构紧凑、成本低的特点，非常适合搭建小型雷达系统。
【专利说明】高频软件无线电接收系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高频通用软件无线电【技术领域】，尤其涉及一种高频软件无线电接收系统。
【背景技术】
[0002]高频软件无线电接收系统是一种工作于6MHz-30MHz的射频接收系统。它涉及到超宽带天线理论与技术、低噪放大器电路设计、低通滤波电路的应用、还有eeprom芯片的接入等多种技术手段。高频软件无线电接收系统最常见的应用形式是搭建软件无线电系统，它一般作为高频通用软件无线电系统的射频前端使用，其作用是将接收到的信号下变频到基带以实现模拟射频信号和模拟中频信号之间的转换，从而解决了 A/D和D/A的速率、精度等无法达到对射频模拟信号直接进行采样的问题，它可接收6-30MHZ的电磁波信号(波长50-10m)。目前这种设计的电路一般包括混频单元等，这使得电路总体较为庞大和复杂，限制了接收信号的频率，其信号的处理速度和效率也非常低，维护应用成本也较高，无法应用于机动灵活的小型雷达建设。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供了一种高频软件无线电接收系统，它具有电路结构紧凑、信号处理速度快和应用范围广的特点。
[0004]本发明是这样来实现的，它包括包括接收天线、滤波电路、低噪放大电路、自动增益控制电路、A/D转换单元、A/D采样单元以及2个SMA连接器，其特征在于，用于接收DC-30MHZ频段的短波的接收天线连接A/D转换单元，一个SMA连接器分别连接A/D转换单元、接收天线和滤波电路，另一 SMA连接器也连接滤波电路，并外接时钟源，滤波电路、低噪放大电路、自动增益控制电路和A/D采样单元依次串连，高频软件无线电系统还插入了一个EEPROM电路；
所述的低噪放大电路包括2个视频运算放大器组成差分电路；
所述的2个SMA连接器还外接上/下调谐器或信号发生器；
所述的EEPROM电路内存储有与高频软件无线电接收系统的子板具有相关性的数据。
[0005]本发明的技术效果是:本发明的软件无线电系统30MHz接收子板作为软件无线电射频前端电路使用，可接收0 — 30MHz的射频信号，并将接收到的信号下变频到基带以实现模拟射频信号和模拟中频信号之间的转换，从而解决A/D和D/A的速率、精度等无法达到对射频模拟信号直接进行采样的问题。本发明的接收系统具有可直接接收宽频带射频信号并将其转化为中频信号，进而可直接进入模数转换模块进行采样等一系列处理。本发明的接收系统具有电路结构紧凑、成本低的特点，非常适合搭建小型雷达系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为:射频接收子板原理框图。[0007]图2为:低通滤波电路原理图。
[0008]图3为:低噪放大电路原理图。
[0009]图4 为:EEPROM 电路。
【具体实施方式】
[0010]本发明是这样来实现的，如图1所示，其包括它包括包括接收天线、滤波电路、低噪放大电路、自动增益控制电路、A/D转换单元、A/D采样单元以及2个SMA连接器；接收天线连接A/D转换单元，一个SMA连接器分别连接A/D转换单元、接收天线和滤波电路，另一SMA连接器也连接滤波电路，并外接时钟源，滤波电路、低噪放大电路、自动增益控制电路和A/D采样单元依次串连，高频软件无线电系统还插入了一个EEPROM电路；
接收天线:该系统接收天线的设计可接收DC-30MHZ频段的短波；
滤波电路:本电路主要采用低通滤波电路，不仅可用于滤除我们不需要的杂波，同时还可用于抗锯齿化；
低噪放大电路:位于放大链路输入端，针对给定的增益要求，引入尽可能小的内部噪声，并在输出端获得最大可能的信噪比而设计的放大器。本发明采用2个视频运算放大器组成差分电路，以实现电路的低噪放大功能；
自动增益控制电路:在无线通信中，因接收电台的不同、通信距离的变化、电磁波传播信道的衰减量变化以及接收机环境变化等，接收机接收到的信号强度均会发生很大的波动。可以设想，如果接收机的增益不变，输入信号幅度在很大范围内变化时，输出信号的幅度也将发生同样比例的变化，在强信号时就有可能使接收机过载而导致阻塞，在弱信号时，则又有可能造成信号的丢失。为了克服这一缺点，可采用自动增益控制电路，使接收机的增益随着输入信号的强弱而变化，即输入信号弱时，接收机增益升高；输入信号强时，接收机增益减小，以补偿输入信号强弱的影响，达到减小输出电平变化的目的；
EEPROM电路:每个子板有一个板载I2C的EEPROM ( 24LC024或24LC025 )使系统能够识别子板。这使得主机软件能够根据所安装的子板自动设置合适的系统。EEPROM也可以保存一些校准值比如直流偏置或者IQ不平衡。如果这个EEPROM没有被编程，每次pc上的软件运行时会打印出一个警告消息；
高频软件无线电接收系统有2个SMA连接器，可用于连接外部上/下调谐器或信号发生器。我们可以把它看作是信号的入口或出口，而不会影响信号；
本发明高频软件无线电接收系统，主要是基于高频信号接收，适用于软件无线电的接收机射频前端电路，较之传统接收机射频前端电路相比没有了混频单元，射频前端直接将天线接收的信号经过处理送给A/D转换单元。
[0011]见图1，为本发明的高频软件无线电接收系统框图示意图。其包括接收天线、滤波电路、低噪放大电路(LAN)、自动增益控制电路、EEPROM电路及2个SMA连接器。
[0012]本发明的高频软件无线电系统设计的2个SMA连接器，其中连接接收高频信号的天线，另一个作为备用，当我们的系统不使用内部时钟源时，我们可以通过这个SMA连接器外接我们需要的时钟源。
[0013]当信号从SMA连接器进入高频软件无线电接收系统电路，随后进入一个低通滤波电路，滤除杂波。见图2。[0014]信号经过低通滤波之后，随后进入低噪放大电路。见图3，本发明的低噪放大电路是由2个视频运算放大器模块构成，这样设计可以很好的位于放大链路输入端，针对给定的增益要求，引入尽可能小的内部噪声，并在输出端获得最大可能的信噪比而设计的放大器。
[0015]在对信号进行低噪放大电路设计时，我们同时在这基础上设计了自动增益控制电路。如果接收机的增益不变，输入信号幅度在很大范围内变化时，输出信号的幅度也将发生同样比例的变化，在强信号时就有可能使接收机过载而导致阻塞，在弱信号时，则又有可能造成信号的丢失。为了克服这一缺点，可采用自动增益控制电路，使接收机的增益随着输入信号的强弱而变化，即输入信号弱时，接收机增益升高；输入信号强时，接收机增益减小，以补偿输入信号强弱的影响，达到减小输出电平变化的目的。
[0016]见图4，本发明的高频软件无线电系统插入了一个EEPROM ( 24LC024或24LC025)电路，这样可以使pc通过EEPROM ( 24LC024或24LC025 )芯片内存储的数据来识别子板。这使得主机软件能够根据所安装的子板自动设置合适的系统。EEPROM也可以保存一些校准值比如直流偏置或者IQ不平衡。如果这个EEPROM没有被编程，每次pc上的软件运行时会打印出一个警告消息。
[0017]本发明高频软件无线电的接收机射频前端电路摒弃了传统接收机射频前端电路的混频单元，射频前端直接将天线接收的信号经过处理送给A/D转换单元。这不仅对后续的A/D采样单元、基带处理提出了更高的要求，也对射频前端电路性能，稳定性等方面提出了新的挑战。该射频接收子板适用于软件无线电基本结构的射频前端电路(不包含天线)，该射频前端电路具有灵敏度高、动态范围大、线性度好、噪声系数低、工作频段宽等特点。软件无线电接收系统可包括射频前端，可同时接收多个频段、多个方向的射频信号，并通过一系列处理可转换为中频信号。当然，这是在开环的实验中进行的。
【权利要求】
1.一种高频软件无线电接收系统，它包括包括接收天线、滤波电路、低噪放大电路、自动增益控制电路、A/D转换单元、A/D采样单元以及2个SMA连接器，其特征在于，用于接收DC-30MHZ频段的短波的接收天线连接A/D转换单元，一个SMA连接器分别连接A/D转换单元、接收天线和滤波电路，另一 SMA连接器也连接滤波电路，并外接时钟源，滤波电路、低噪放大电路、自动增益控制电路和A/D采样单元依次串连，高频软件无线电系统还插入了一个EEPROM电路。
2.如权利要求1所述的一种高频软件无线电接收系统，其特征在于，所述的低噪放大电路包括2个视频运算放大器组成差分电路。
3.如权利要求1所述的一种高频软件无线电接收系统，其特征在于，所述的2个SMA连接器还外接上/下调谐器或信号发生器。
4.如权利要求1所述的一种高频软件无线电接收系统，其特征在于，所述的EEPROM电路内存储有与高频软件无线电接收系统的子板具有相关性的数据。
【文档编号】G01S7/35GK103675765SQ201310639341
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】姚明, 邓晓华, 魏葵, 白波 申请人:南昌大学