专利名称：中长波数字扩频通信机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种中长波数字扩频通信机，适用于特殊及复杂环境下的通信，
在铁路、矿井、森林、坑道、救灾等领域有着广泛的应用。
背景技术：
中长波通信主要是以地面传输为主，受地形环境因素影响较小。目前国内外的中长波通信产品都采用模拟制式，由于模拟制式须在门限电平为正的条件下工作，当环境噪声大于门限电平时，设备不能正常工作，若用提高发射机功率的方式来改善门限电平，因客观条件限制，不能无限制提高。如果采用数字化扩频通信制式，可在不提高发射功率的情况下，解决因干扰不能进行正常通信的问题。目前国内外还没有厂家生产中长波数字扩频通信机，因为频段较低，在该频段实现扩频通信存在较大的技术难度。
发明内容本实用新型解决的技术问题设计一种中长波数字扩频通信机，采用半双工工作方式，可在不提高发射功率的情况下，解决因干扰不能进行正常通信的问题。可进行数据通信和话音通信，具有优良的抗干扰性能，使用简单方便。 本实用新型的技术解决方案一种中长波数字扩频通信机，包括天线1、天线调谐盒2、控制器3和主机4，天线1与天线调谐盒2连接，控制器3上设置有话筒5、喇叭6、键盘7及显示屏8。主机4内设置有扩频系统，扩频系统由扩频处理器、数字信号处理器、声码化处理器及A/D转换器组成；A/D转换器的输入端接天线调谐盒2的信号输出端，A/D转换器的输出端接扩频处理器的数字信号输入端，扩频处理器的数据端口分别接数字信号处理器、控制器3及声码化处理器的数据端口 ，数字信号处理器的控制端口接声码化处理器的数据端口 ；扩频处理器的射频信号输出端接天线调谐盒2的信号输入端。[0005] 所述扩频处理器采用FPGA EP1C12-240数字专用芯片，数字信号处理器采用DSPTMS320VC5509A，声码化处理器采用IC AMBE-2000。[0006] 所述扩频处理器上设置有数据传输接口 。 本实用新型采用FPGA和DSP完全实现了中频软件无线电系统的软件可编程，具有很高的灵活性、开放性和通用性。经测试，系统采用时钟为16. 32MHz时，可达到的工作性能如下 (1)中频载波发送21. 4MHz (400M系统时)490KHz (400K时)，接收21. 4MHz (400M
系统时)、10. 7MHz(400K时); (2)灵敏度-110dBm ; (3)调制/解调模式BPSK、 DSSS模式。
图1为本实用新型结构示意图，[0012] 图2为本实用新型原理方框图， 图3为本实用新型扩频处理器的电路原理图， 图4为本实用新型数字信号处理器电路原理图， 图5为本实用新型声码化处理器电路原理图， 图6为本实用新型控制器电路原理图。
具体实施方式
结合附图1、2、3、4、5、6描述本实用新型的一种实施例。 —种中长波数字扩频通信机，包括天线1、天线调谐盒2、控制器3和主机4，天线1与天线调谐盒2连接，控制器3上设置有话筒5、喇叭6、键盘7及显示屏8。主机4内设置有扩频系统，扩频系统由扩频处理器FPGA EP1C12-240数字专用芯片、数字信号处理器DSPTMS320VC5509A、声码化处理器IC AMBE-2000及A/D转换器组成；A/D转换器的输入端接天线调谐盒2的信号输出端，A/D转换器的输出端接扩频处理器的数字信号输入端，扩频处理器的数据端口分别接数字信号处理器、控制器3及声码化处理器的数据端口 ，数字信号处理器的控制端口接声码化处理器的数据端口 ；扩频处理器的射频信号输出端接天线调谐盒2的信号输入端。扩频处理器上设置有数据传输接口。 FPGA选用了 Altera公司的CYCLONE EP1C12-240数字专用芯片，该芯片有12060个逻辑单元，1. 8V低功耗，具有多种I/O接口 。 FPGA主要完成数字上/下变频、滤波、调制/解调、扩频/解扩、载波以及PN(伪随机码)的同步和跟踪等功能。DSP在系统中承担基带信号处理及控制流程控制，并完成语音的声码化与处理。 A/D转换器采用AD公司生产的AD99218。 AD9218-80是高速、高性能、低功耗的单片10位模/数变换器，其性能指标如下(a)最大采样速率80MSPS ; (b) SFDR为60dBc ; (c)信噪比为57dB。实际使用中采样时钟为60MHz，性能很好。 天线调谐盒2由接收信道和发射信道构成，接收信道由高放、混频、中放及AGC电路组成。中放、混频及AGC都由线性放大电路RF2903承担，信号输出经电平调整与扩频系统接口。发射信道由功率放大器组成。 控制器3主要功能有键盘处理、信息显示、以422方式与扩频系统数字单元通信等。完成信息输入/输出。 工作原理发话时按下PTT按键，DSP控制FPGA对音频A/D进行A/D转换设置，将模拟话音放大后转换成数字信号流送给FPGA，进而送给DSP，因为此信号速率为8kbps ;而信道实际能传输的信道速率为400M时是4. 8kbps，400K信道实际传输速率为450bps，因此，必须将模数转换的比特流进行声码化压縮处理，以变成信道可以处理的信息流，完成话音信息处理后，信号被送给DSP进行前向纠错(FFE)、巻积、交织等基带信息处理后，将基带信号送入FPGA进行扩频处理，系统将4. 8kbit/s(450kbit/s)的数据映射成上下支路各2. 4kbit/s(225kbit/s)的数据与PN码产生器输出的256chip/s (128chip/s)的PN码相乘扩频，然后由10bit的FIR滤波器完成内插滤波，滤波器输出的信号为1. 2288MHz (28. 8KHz)，与NCO相乘上变频至中频21. 4M(490KHz)，并将此信号送给外部混频器和本振信号混频后，形成射频信号，经功率放大器放大后，送天线发出，完成整个发话过程。
4[0024] 收话时，天线接收的射频信号经高放放大及滤波，送入混频器，与本振信号混频后，经中频放大，送入射频A/D转换器，转换后的数字信号送入FPGA进行解扩处理，A/D变换器输出的21. 4MHz (10. 7MHz)的10bit中频数字信号与NC0相乘正交下变频成I、 Q两路信号，这2路信号经抽取滤波变为2. 4576MHz (57. 6MHz)的基带信号，输入到解扩电路完成PN码的捕获、解扩(用匹配滤波器相关器实现)以及信号相关后的功率检测，解扩后的信号和检测到的功率信号输入到码跟踪电路完成码元跟踪，最后完成解码，恢复数据，恢复后的音频数据送声码化芯片进行解压縮，再送到音频CODEC芯片进行D/A转换，并送音频放大器放大经扬声器输出音频信号，完成整个收话过程。 数据收发通过数据接口完成，工作原理与收、发话基本相同，只是数据是直接由用户设备发送过来和发送给用户设备的，不需要A/D、D/A及声码化处理，当然，在基带中对它们的封装也不相同，这主要是为了方便处理。同时，数据收、发中也不需要PTT控制，当收到正确的命令时，就会将数据按顺序发出。接收数据时，将接收到的信号接收完整后，去掉封装，将用户数据从串行口发送给用户端。
权利要求一种中长波数字扩频通信机，包括天线(1)、天线调谐盒(2)、控制器(3)和主机(4)，天线(1)与天线调谐盒(2)连接，控制器(3)上设置有话筒(5)、喇叭(6)、键盘(7)及显示屏(8)，其特征是主机(4)内设置有扩频系统，扩频系统由扩频处理器、数字信号处理器、声码化处理器及A/D转换器组成；A/D转换器的输入端接天线调谐盒(2)的信号输出端，A/D转换器的输出端接扩频处理器的数字信号输入端，扩频处理器的数据端口分别接数字信号处理器、控制器(3)及声码化处理器的数据端口，数字信号处理器的控制端口接声码化处理器的数据端口；扩频处理器的射频信号输出端接天线调谐盒(2)的信号输入端。
2. 根据权利要求1所述的中长波数字扩频通信机，其特征是所述扩频处理器采用FPGA EP1C12-240数字专用芯片，数字信号处理器采用DSPTMS320VC5509A，声码化处理器采用IC AMBE-2000。
3. 根据权利要求1或2所述的中长波数字扩频通信机，其特征是所述扩频处理器上设置有数据传输接口 。
专利摘要一种中长波数字扩频通信机，其主机4内设置有扩频系统，扩频系统由扩频处理器、数字信号处理器、声码化处理器及A/D转换器组成；A/D转换器的输入端接天线调谐盒2的信号输出端，A/D转换器的输出端接扩频处理器的数字信号输入端，扩频处理器的数据端口分别接数字信号处理器、控制器3及声码化处理器的数据端口，数字信号处理器的控制端口接声码化处理器的数据端口；扩频处理器的射频信号输出端接天线调谐盒2的信号输入端。本实用新型采用半双工工作方式，可在不提高发射功率的情况下，解决因干扰不能进行正常通信的问题。可进行数据通信和话音通信，具有优良的抗干扰性能，使用简单方便。
文档编号H04B1/69GK201533308SQ20092024521
公开日2010年7月21日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者左秋印, 桑志明, 赵富云 申请人:陕西烽火宏声科技有限责任公司