高频软件无线电发射系统的制作方法
【专利摘要】一种高频软件无线电发射系统，它包括电源模块、运算放大模块、识别模块、连接模块、滤波器和发射天线，其特征在于，识别模块通过连接模块连接运算放大模块，电源模块也连接运算放大模块，运算放大模块通过滤波器连接发射天线。该系统还包括EEPROM。运算放大模块的主要功能是对输入信号进行处理，它包括增益电路，滤波电路、保护电路以及两个运算放大器，所述运算放大器为电压反馈型放大器；所述的电源模块的主要功能则是为运算放大器提供负电源，它是一个能够产生-3.3V的负电源模块；识别模块的其数据传输由SCL与SDA接口总线控制，为I2C总线结构；所述的滤波器通过射频同轴连接头连接发射天线。它能将中频信号转换为射频信号，可为数字调频等提供测试平台。
【专利说明】高频软件无线电发射系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及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发射系统。
【背景技术】
[0002]软件无线电技术(Software Defined Radio, SDR)是无线通信领域中薪新的设计理念，它具有成本低、开发速度快、通用性和可配置性强等诸多优点。随着数字信号处理器性能的提升以及数模和模数转换速率的提高，软件无线电技术的应用和实践得到很大发展，基于这一思想的通信系统在被不断设计和开发出来。通用软件无线电平台就是软件无线电的一个成功实例。它是一个具有强大的可编程配置性的无线电平台。人们可以很方便地利用它进行各种无线电系统的开发调试。软件无线电平台可以配合不同的发射和接收系统工作，实现不同频段上的无线电接收和发射。在硬件方面，传统发射子板中所含有的混频单元，不仅严重影响信号质量，还增加了子板的结构复杂程度。
【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发射系统，它能将中频信号转换为射频信号，可为数字调频等提供测试平台。
[0004]本发明是这样来实现的，它包括电源模块、运算放大模块、识别模块、连接模块、滤波器和发射天线，其特征在于，识别模块通过连接模块连接运算放大模块，电源模块也连接运算放大模，运算放大模通过滤波器连接发射天线。该系统还包括EEPR0M。运算放大模块的主要功能是对输入信号进行处理，它包括增益电路，滤波电路、保护电路以及两个运算放大器，所述运算放大器为电压反馈型放大器；所述的电源模块的主要功能则是为运算放大器提供负电源，它是一个能够产生-3.3V的负电源模块；识别模块的其数据传输由SCL与SDA接口总线控制，为I2C总线结构；所述的滤波器通过射频同轴连接头连接发射天线。
[0005]本发明为高频软件雷达发射系统，通过各个模块之间的连接，实现对输入的中频信号上变频值高频从而达到所需要的信号要求。运算放大电路主要功能是对输入信号进行处理。其中包括增益电路，滤波电路和保护电路。相比较于普通发射机，其中没有混频单元，能够产生更加高质量的发射信号。电源模块的功能则是为电源模块提供必要的电压。识别模块则提供该系统的基本信息，为人机交互提供更直观的信息。给高频信号发射系统与其他系统之间的通信则通过连接模块连通。
[0006]本发明的技术效果是:本发明则是在上诉技术背景下设计出一种高频软件无线电发射系统，其涉及到超宽带天线理论与技术、运算放大电路、滤波电路的应用、还有EEPROM芯片的接入等多种技术手段，从而使高频发射子板能将中频信号转换为射频信号，可为数字调频等提供测试平台。
【专利附图】
【附图说明】[0007]图1为本发明的结构原理图。
[0008]图2为本发明的运算放大模块的电路图。
[0009]图3为本发明电源模块的电路图。
[0010]图4为本发明连接模块的结构图。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示，本发明是这样实现的，它主要由电源模块、运算放大模块、识别模块、连接模块、滤波器和发射天线组成。高频雷达信号发射系统采用运算放大器作为信号发射系统的关键部件(两个相同的电路产生两组相同的信号)，结合电容电阻对输入的信号进行增益。识别模块为核心，使用可编程模块为软件确定子板提供方便。本发明能够使基带信号或中频信号上变频至高频信号输出；
本发射子板采用运算放大器代替传统发射子板中所含有的混频单元，这样可以将母板所产生的信号经过处理转换成射频信号经由天线发出，继而由接收机接收并做进一步处理。同时，由于发射子板中所包含的元器件需要单独特别的电压，我们需设计一电源电路产生我们所需要的电压。为了让发射子板更简便，加入EEPR0M，这使得宿主机(计算机)上的系统软件能够根据插入的子板自动合理地配置系统。电路中包涵的滤波单元(即滤波器)可以滤除杂波，使信号更加的稳定，发射更加优良的信号；
如图2所示，运算放大电路模块:通过设计该电路模块，所要实现的主要更能是能够使母板传输的初试信号进行变频处理，能够满足我们所需要发射的信号的要求。使用的运算放大器具有带宽较宽，为电压反馈型放大器。其主要功能为将usrp母板输入的信号进行转换增益后输出。如图2所示，输入信号通过运算放大器的2、3脚输入，处理后由6脚输出。输出通过R4与C33反馈至输入端，并且在输出端连接电阻R34对输出电路进行保护，R40、C31为一个滤波系统，对输出信号进行滤波，最后经由射频同轴连接头连接天线输出。在输入电路部分，R3与R5阻值应该相等，否则因为电阻不对称将降低整个电路的CMMR。R3与R5另一端经由电容C14相连组成回路。R32、R33、R39对输入电路进行保护。电源输入端口，一端接由母板经由连接头输入的正电压(7脚)，一端经由电源模块产生的负电压(4脚)；
识别模块:识别模块其数据传输由两线(SCL与SDA)接口总线控制，采用I2C总线技术。其作用是用于系统辨识(使用I2C EEPROM (24LC024或24LC025))。这使得宿主机(计算机)上的系统软件能够根据插入的子板自动合理地配置系统。EEPROM也可能存储着校准用参数诸如:DC补偿或IQ失衡。如果这个EEPROM没有被编程，每次运行USRP程序时便会有相关的警告信息出现；
电源模块:电源模块的主要功能则是为运算放大器提供负电源。如图3所示，这是一个典型的负电源产生模块。我们需要3.3V的负电源，通过更改电源芯片5V转换-5V的典型应用得到-3.3V电压。原始电压经由电感FBl输入，输出端口连接电容C10、C11、C12、C3、C20、C21等产生-3.3V电压；
连接模块:如图4所示，其主要功能为连通子母板的通信和数据交换，运算放大器的输入信号即经由其输入，一些电源信号和识别模块之间的通信也由其提供。
[0012]关于实施过程中的软件无线电平台所需设备，它可以划分为信号产生及处理、发射和接收系统两大部分。信号产生及处理部分主要做中频高速信号处理，上有FPGA实现的数字上/下变频器(DUC，DDC)。发射和接收系统负责射频部分，带有数模/模数转换器(ADC, DAC)，配合天线进行信号在真实环境中的收发。
[0013]信号产生及处理上有四个插槽，可以用来插入两块基本的高频软件无线电发射系统和两块基本的高频软件无线电接收系统。子板是用来承载射频(RF)接收机、调制解调器和射频(RF)发射机。两个用于高频软件无线电发射系统的插槽，标识为TXA和TXB;相应的的高频软件无线电接收系统的插槽:RXA和RXB。每个系统插槽使用四个高速AD/DA转换器中的两个(DAC输出用于发射TX，ADC输入关联接收RX)。这使得每块处理真实采样(非IQ)信号的子板具有两个独立的射频(RF)部分，两个天线(系统总共四个)。如果处理复合IQ采样信号，每个系统只支持一个射频(RF)部分，系统只能支持两个射频(RF)部分。这就是为何每个系统上有两个SMA连接器。一般地用它们连接输入或输出信号。USRP母板不提供抗混叠失真(ant1-alias)或滤波重构功能。这样使得发射或接收系统获益最大空间地配置其频率方案。
[0014]高频软件无线电发射系统上配有用于系统辨识用的I2C EEPROM (24LC024或24LC025)。这使得宿主机(计算机)上的系统软件能够根据插入的子板自动合理地配置系统。EEPROM也可能存储着校准用参数诸如:DC补偿或IQ失衡。如果这个EEPROM没有被编程，每次运行USRP程序时便会有相关的警告信息出现。
[0015]本高频软件无线电发射系统上有一对采样频率可达128 MS/s的差分模拟输出。信号(10UTP_A/10UTN_A和10UTP_B/10UTN_B)是电流输出型。相应的，高频软件无线电接收系统也有两个采样速率可达64MS/s的差分模拟输入(VINP_A/VINN_A和VINP_B/VINN_B)。
[0016]本发明用做外部射频前端的中频(IF)接口。ADC输入和DAC输出直接通过差分放大器耦合到SMA连接器(50欧姆阻抗)而不通过混频器、滤波器或者变压器。同时LFTX可以直接访问子板接口上的所有信号(包括16位告诉数字1/0，SPI和I2C总线以及低速ADC和DAC)，并且LFTX拥有30 MHz低通滤波器用于抗锯齿化。
[0017]高频发射子板作为射频前端使用，其作用是将基带信号或中频信号调制到一个比较高的载频上输出。
[0018]软件无线电系统的高频发射子板作为软件无线电射频前端电路使用，可发射DC—30MHz的射频信号，将发射的信号进行上变频到以实现模拟中频信号和模拟射频信号之间的转换。并且，高频软件无线电发射系统采用两个高速运算放大器。产品通常应用在HF波段的，或采用一个外部的射频前端来实现上变频或者信号放大。该系统可以提供独立的输出，或输出完整的I/Q信号。典型应用包括HF通信、配合外置的射频前端可直接产生30MHz以下的信号。
【权利要求】
1.一种高频软件无线电发射系统，它包括电源模块、运算放大模块、识别模块、连接模块、滤波器和发射天线，其特征在于，识别模块通过连接模块连接运算放大模块，电源模块也连接运算放大模，运算放大模块通过滤波器连接发射天线。
2.如权利要求1所述的一种高频软件无线电发射系统，其特征在于，所述系统还包括EEPROM。
3.如权利要求1所述的一种高频软件无线电发射系统，其特征在于，所述的运算放大模块的主要功能是对输入信号进行处理，它包括增益电路，滤波电路、保护电路以及两个运算放大器，所述运算放大器为电压反馈型放大器。
4.如权利要求1所述的一种高频软件无线电发射系统，其特征在于，所述的电源模块的主要功能则是为运算放大器提供负电源，它是一个能够产生-3.3V的负电源模块。
5.如权利要求1所述的一种高频软件无线电发射系统，其特征在于，所述的识别模块的其数据传输由SCL与SDA接口总线控制，为I2C总线结构。
6.如权利要求1所述的一种高频软件无线电发射系统，其特征在于，所述的滤波器通过射频同轴连接头连接发射天线。
【文档编号】H04B1/04GK103795426SQ201410011026
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】姚明, 邓晓华, 王冯阳, 白波 申请人:南昌大学