专利名称：基于正交检波器的短波模拟接收机升级改造方法
技术领域：
本发明涉及一种无线电接收机的升级改造方法，特别涉及一种基于正交检波器的短波模拟 接收机升级改造方法。
(二)
背景技术：
在短波接收设备当中，模拟制式的接收机(以下简称"模拟机")在包括军队、各级无 委、航海、授时、气象、广播等在内的各相关部门当中仍然具有很大的拥有量。这部分模拟 机，完全基于硬件实现，功能单一，面对现代通信技术不断发展所提出的种种挑战(更加复杂 恶劣的信道环境，层出不穷的新的编码调制方式等)，显得力不从心。而且，因为更新换代的 周期、资金等各种因素的制约，又不太可能在短时间内完全淘汰下来。所以，如何因地制宜对 它们进行改造，使其适应形势发展，具有非常现实的意义。
软件无线电技术近年来迅速发展，具有可扩展性强，灵活通用等特点，代表了无线电技术 的发展方向。对传统的模拟机进行数字化改造，引入软件无线电技术，能大幅度提高其性能， 使其跟上技术发展的步伐。
为从来自模拟机的中频信号当中提取出个人电脑声卡能够处理的频率较低的"基带"信 号，传统的混频方法是本机振荡器产生等于中频信号载频的本振输出，经过移相器之后变换为相位差为90度的两路正交信号，分别与中频信号混频，产生"和频"与"差频"输出。经过 低通滤波器过虑掉"和频"分量之后，"差频"成分即为所需的两路"基带"信号。虽然能实 现"基带"信号提取，但是该方法电路结构复杂，调试困难，由于混频器非线性效应产生的谐 波成分丰富，损耗大，因而应用受限。
(三)
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于正交检波器的短波模拟接收机升级改造方法。
一种基于正交检波器的短波模拟接收机升级改造方法，利用正交检波器和带有声卡的个人 电脑组成应用软件无线电技术的硬件平台，其特征在于，将短波模拟接收机的中频输出端与正 交检波器的输入端连接；正交检波器的输出端与个人电脑的声卡线性输入端连接，信号进入声 卡采样后，即可借助个人电脑进行频谱显示、数字滤波、解调、消噪等一系列操作，实现对短 波模拟接收机的升级改造。
一种用于上述方法的正交检波器，包括振荡器、脉冲产生电路、双路模拟开关、双电压跟 随器、双积分器、双反相比例放大器，脉冲产生电路由D类触发器和逻辑电路组成，其特征 在于，振荡器和脉冲产生电路相连接，脉冲产生电路的逻辑电路输出端分别连接到双路模拟开 关的控制端，双路模拟开关的输出端分别连接到双电压跟随器的输入端，双电压跟随器输出端 分别连接至双积分器，双积分器后面各自连接有双反相比例放大器，双反相比例放大器输出端 分别连接输出耦合电路。本发明中的正交检波器工作过程为振荡器产生4倍于中频频率的时钟频率，经脉冲产生电路由其逻辑电路输出两路采样脉冲(见图2中的采样脉冲4、 5)，脉冲宽度为T，周期为 To，且To-4T (其中T为时钟周期，To为中频周期。)，且两路采样脉冲的相位相差90度，分 别控制双路模拟开关的"闭合"和"断开"(高电平为"闭合"，低电平为"断开")。两模 拟开关的输入端接收由模拟接收机耦合馈送过来的中频信号，由两模拟开关的输出端与两电压 跟随器连接后进行阻抗变换，再进入两积分器，即可"提取"出声卡能够处理的低频"基带" 信号。个人电脑的声卡是一个包含模/数、数/模转换、数字信号处理芯片的完整的硬件系统， 用以对"基带"信号进行处理。声卡的线性输入口 (Line In)接收双路(R声道和L声道)立 体声信号，在本发明中，对应接收使用各种软件无线电技术所需的两路正交信号(I路和Q 路)。l路和Q路"基带"信号进入声卡采样后，即可运用处理正交"基带"信号的算法进行 运算处理，完成频谱显示、数字滤波、解调、消噪等一系列操作。本发明由正交检波器"提取"出"基带"信号的原理如下设来自模拟机的中频信号为 未经调制的纯载波，即为图2中周期为To的正弦电压信号6。它通过双路模拟开关耦合至双积 分器，则每路开关可以允许T时间内的正弦信号6通过。经过T时间后，双路模拟开关闭合， 双积分器上积分获得T时间内正弦信号的电压平均值，并维持该电压值至下一双路模拟开关的 开启时刻。因为采样脉冲周期等于正弦信号周期，可知每次双积分器上获得的电压平均值相 等，即双积分器的两路输出电压恒定。如果保持两采样脉冲宽度T、周期To不变，改变正弦信 号周期使其等于To+AT，则双积分器上的输出电压不再为恒定值，而是随AT变化。从频域分 析，通信系统中，"基带"信号调制载波之后产生以载波为中心频率的频谱，即对应时域中的 周期增量AT，由此可见双积分器的作用正是从中频信号当中提取出"基带"信号。同时，由于 两路采样脉冲4、 5刚好相差中频频率的1/4周期，即相位相差90度，双积分器10提取的 "基带"信号也相应为相位差为90度的两路信号，即I路和Q路，分别被送入个人电脑的声 卡线性输入端。基于正交检波器的升级改造方法较之基于正交混频器的升级改造方法，有益效果如下-1. 使用相位相差90度的采样脉冲进行"异步"采样，避免了正交混频器进行"同歩"混 频所要求的本振信号移相电路；使用双积分器提取"基带"信号，省去了混频器及其偏执电 路，所以，电路结构大大简化；2. 作为一种"数字式"检波器，较之模拟式混频器，调试过程大大简化，不需要调试就可 以接入系统发挥作用；3. 混频器的输出包含"和频"、"差频"和各种谐波分量及其和、差分量，其中仅"差 频"分量有效，则保守的损耗大于6dB;正交检波器只输出"差频"分量，则转换损耗很小， 不考虑器件损耗可达0.9dB;4. 由于不用考虑混频器的非线性效应，正交检波器的动态范围大，失真小，可以接入各种 类型的模拟机，应用范围广泛。5. 整个系统平台新颖、简单、灵活、调试便捷。由于个人电脑的迅速普及，用户可以在 几乎不增加任何额外硬件投资的基础上实现模拟机的升级改造。
图1是本发明改造方法的示意图，图2是正交检波器采样脉冲时序及采样原理图，图3是本发明正交检波器实施例电路图。其中l.正交检波器，2.模拟接收机，3.个人电脑(包含声卡)，4、 5.采样脉冲，6.中 频信号，7.振荡器，8.脉冲产生电路，9.双路模拟开关，IO.双积分器，11、 15、 16、 19、 21、 24、 27、 28、 29、 34、 42、 43、 50、 51、 52、 53、 57、 58、 60.电容，12、 13、 18、 20、 30、 31、 35、 40、 41、 44、 45、 46、 47.电阻，14.晶体，17.三极管，22、 23. D类触 发器，25、 26.逻辑电路，32.模拟接收机输出接头，33.中频变压器，36、 37.双路模拟开 关，38、 39.双电压跟随器，48、 49.双反相比例放大器，54、 55.音频变压器，56.双路接 口， 59三端稳压集成块，61.来自模拟接收机的中频输出信号，62.经正交检波器提取之后的 "基带"信号。 具体实施方式
实施例本发明改造方法的实施例如图1所示，短波模拟接收机2的中频输出端与正交检波器1 的输入端连接；正交检波器1的输出端与个人电脑3的声卡线性输入端连接，信号进入声卡 采样后，即可借助个人电脑3进行频谱显示、数字滤波、解调、消噪等一系列操作，实现对短 波模拟接收机2的升级改造。本发明中正交检波器的实施例如图3所示，包括振荡器7、脉冲产生电路8、双路模拟开 关9、双电压跟随器38、 39、双积分器IO、双反相比例放大器48、 49,脉冲产生电路8由 D类触发器22、 23和逻辑电路"和"门25、 26组成，振荡器7和脉冲产生电路8相连接， 脉冲产生电路8的逻辑电路"和"门25、 26输出端分别连接到双路模拟开关9的控制端，双 路模拟开关9的输出端分别连接到双电压跟随器38、 39的输入端，双电压跟随器38、 39输 出端分别连接至双积分器10,双积分器10后面各自连接有双反相比例放大器48、 49，双反 相比例放大器48、 49输出端连接输出耦合电路。其中电容n、 15、 16、 19，电阻12、 13、 18、 20，三极管17,晶体14组成晶体振 荡电路，产生4倍于中频频率的时钟频率，经电容21耦合至D类触发器22、 23，"和"门 25、 26组成的脉冲产生电路8，产生控制脉冲；双路模拟开关9包括分离的两个模拟开关 36、 37，脉冲产生电路8所产生的控制脉冲控制模拟开关36、 37的状态(高电平为"闭 合"，低电平为"断开")。模拟开关36、 37的输入端接收由模拟接收机输出接头32、中频 变压器33、电容34、电阻35组成的耦合网络从模拟机耦合过来的中频信号。模拟开关36、 37的输出端与高速运算放大器组成的电压跟随器38、 39连接，进行阻抗变换，再进入由电阻 40、 41，电容42、 43组成的积分器。由电容42、 43提取的"基带"信号I路和Q路经由电阻44、 45、 46、 47，运放48、 49 组成的反相比例放大电路，由电容52、 53和音频变压器54、 55耦合到个人电脑声卡线性输 入端R、 L接口。电容57、 58、 60和三端稳压集成块59组成稳压电路为整个正交检波器1提供5V电源。电容24、 27、 28、 29、 50、 51，电阻30、 31，组成偏置网络以及高频旁路电路。
权利要求
1.一种基于正交检波器的短波模拟接收机升级改造方法，利用正交检波器和带有声卡的个人电脑组成应用软件无线电技术的硬件平台，其特征在于，将短波模拟接收机的中频输出端与正交检波器的输入端连接；正交检波器的输出端与个人电脑的声卡线性输入端连接，信号进入声卡采样后，即可借助个人电脑进行频谱显示、数字滤波、解调、消噪等一系列操作，实现对短波模拟接收机的升级改造。
2. —种实施权利要求1所述方法的正交检波器，包括振荡器、脉冲产生电路、双路模拟 开关、双电压跟随器、双积分器、双反相比例放大器，脉冲产生电路由D类触发器和逻辑电 路组成，其特征在于，振荡器和脉冲产生电路相连接，脉冲产生电路的逻辑电路输出端分别连 接到双路模拟开关的控制端，双路模拟开关的输出端分别连接到双电压跟随器的输入端，双电 压跟随器输出端分别连接至双积分器，双积分器后面各自连接有双反相比例放大器，双反相比 例放大器输出端分别连接输出耦合电路。
全文摘要
本发明公开了一种短波模拟接收机的升级改造方法，利用正交检波器和含有声卡的个人电脑组成应用软件无线电技术的硬件平台，其中，短波模拟接收机的中频输出端与正交检波器的输入端连接，正交检波器的输出端与个人电脑声卡的线性输入端连接。该系统具有新颖、简单、灵活，调试便捷等特点，使传统的模拟接收机升级成为能够运用软件无线电技术的新型接收机，从而大幅度提升性能。
文档编号H04B1/10GK101272156SQ200810014368
公开日2008年9月24日 申请日期2008年3月10日 优先权日2008年3月10日
发明者康 李, 林异株 申请人:山东大学