一种小型BPM短波授时控制系统及控制电路板的制作方法

本实用新型属于BPM短波授时技术领域，具体涉及一种小型BPM短波授时控制系统及集成设计有该系统的控制电路板。

背景技术：

波长在10～100米，即频率为3～30MHZ的无线电波段为短波波段。短波授时是最早利用短波无线电信号发播标准时间和标准频率信号的授时手段，其授时的基本方法是由无线电台发播时间信号，用户用无线电接收机接收时号，然后进行本地对时。短波授时采用地波、天波传播信号，其传播范围约为3000km，覆盖全国陆地和近海海域。

在时统设备技术中，设备时间信息的获取即授时是重要的技术环节，授时过程的可靠性技术是时统设备中的关键技术，在现代战争中，交错的信息战争是主流方向，提供一种可靠的授时系统，满足军用和民用的低时间精度要求的设备是时统技术的所急待解决的问题，短波授时是最早的授时体系方案，具有稳定性好和可靠性高等特点，在一定程度上也可以防止现代战争的信息欺骗。传统的短波体积大，功耗大，给现代设备集成带来一定的难点，电子信息数字化是减少体积的有效途径，以FPGA等高精度集成性的处理电路为核心的BPM短波授时小型化模块是未来时统可靠性的重要依靠。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供了一种小型BPM短波授时控制系统及集成设计有该系统的控制电路板具有灵活多变、成本低，应用范围广的优点。

一种小型BPM短波授时控制系统，包括天线、对天线接收到的信号进行放大处理的信号处理单元，信号处理单元输入端连接所述天线输出端连接载波信号上变频单元，所述载波信号上变频单元包括实现变频混频频率的生成控制的FPGA自动控制模块；以对变频混频频率进行滤波处理的信号滤波模块，所述信号滤波模块的滤波截止频率为1KHz；以及实现1KHz时间信息的提取的信息解析模块。

进一步的方案，所述信号处理单元包括对数放大模块，所述对数放大模块输入端连接所述FPGA自动控制模块输出端，输出端连接功率放大器，所述功率放大器连接喇叭。

进一步的方案，所述对数放大模块的输出频点为1KHz。

进一步的方案，所述信号处理单元还包括幅度可控放大模块，所述幅度可控放大模块输入端连接所述对数放大模块输出端，输出端连接AD采样模块，所述AD采样模块另一端经ADC模块后连接载波信号上变频单元。

进一步的方案，本系统还包括人工输入模块，所述人工输入模块输入的变频混频频率输入所述FPGA自动控制模块。

进一步的方案，所述载波信号上变频单元的上变频变频频点为21.4MHz。

进一步的方案，本系统还包括可以输入设备信息的信息输入端口。

本方案还提出一种小型BPM短波授时控制电路板，包括上述的小型BPM短波授时控制系统，所述系统集成设置在授时控制电路板上。

进一步的方案，所述小型BPM短波授时控制电路板的长度为145-155mm，宽度为100-110mm。

本方案的有益效果体现在：

与现有技术相比，本方案的信号处理单元能有效保证在远距离接收的短波信号的信噪比能保证正确解析1KHz的时间信息。以FPGA为核心的处理模块能稳定提供载波信号特殊频点信号，摆脱了传统晶体产生混频频点频率的冗余，缩小了体积和功耗。小型化为系统集成带了巨大优势。同时具有人工输入端口功能可实现人工手控输入控制。

附图说明

图1为本实用新型系统框架示意图；

图2为本实用新型系统前端信号处理单元控制框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1及图2所示，本方案提出一种小型BPM短波授时控制系统，包括天线1、对天线1接收到的信号进行放大处理的信号处理单元2，信号处理单元2输入端连接所述天线1，输出端连接载波信号上变频单4，所述载波信号上变频单元4包括实现变频混频频率的生成控制的FPGA自动控制模块41；以对变频混频频率进行滤波处理的信号滤波模块42，所述信号滤波模块42的滤波截止频率为1KHz；以及实现1KHz时间信息的提取的信息解析模块43。

天线1接收到的信号经过信号处理单元2对信号进行处理，主要为放大处理，提高信噪比。放大电路分多级放大，总放大倍数130dB。变频混频频率信号可以由FPGA自动控制模块41切换2.5MHz,5MHz，10MHz和15MHz四种载波信号循环上变频计算，选择信号信噪比最优的载波进行后期的计算。当载波信号信噪比低于阈值时，继续执行循环搜索模式，混频上变频，判断信噪比，进一步定位信噪比最优的载波频点。

再如图2所示，所述信号处理单元2包括对数放大模块21，所述对数放大模块21输入端连接所述FPGA自动控制模块41输出端，输出端连接功率放大器22，所述功率放大器22连接喇叭5。所述对数放大模块21的输出频点为1KHz。

本系统还包括人工输入模块(图中未标出)，所述人工输入模块输入的变频混频频率输入所述FPGA自动控制模块41。所述载波信号上变频单元4的上变频变频频点为21.4MHz。

本系统还包括可以输入设备信息的信息输入串口6。所述信号处理单元2还包括幅度可控放大模块23，所述幅度可控放大模块23输入端连接所述对数放大模块21输出端，输出端连接AD采样模块24，所述AD采样模块24另一端经ADC模块3后连接载波信号上变频单元4。整个系统输出为1PPs秒脉冲信号。1KHz的数字信号进入FPGA自动控制模块41后，进行零相位起始测量，判断秒和分信号的起始点。对于上述所说的秒和分信号的起始点进行传输延迟修正，短波天波传播时间延迟与收发两地的大圈距离D，计算公式如下：

式中，λ₁，为接收点的经度、纬度。

λ₂，为发送点的经度、纬度，对于BPM台来说λ₂＝109°31'，传输延迟的简化公式为：

本发明通过以上原理，系统可根据位置信息进行短波传输延迟时间的修正。同时打破了短波授时的体积大的缺点，同时，本方案还提出一种小型BPM短波授时控制电路板，包括上述的小型BPM短波授时控制系统，所述系统集成设置在授时控制电路板上。所述小型BPM短波授时控制电路板的长度为145-155mm，宽度为100-110mm。本实施例中具体尺寸为104mm*151mm。进行了小型化优化，增强了BPM的系统集成性。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。