宽频段可控增益多通道调制解调装置的制作方法

本发明涉及信号调制技术领域，具体涉及一种宽频段可控增益多通道调制解调装置。

背景技术：

随着通信技术的发展，使用的频段越来越高，占用频带越来越宽，不同信号功率范围差异大，设备所处环境复杂、多样，对设备集约化程度、快速响应，扩展能力的要求日渐急迫。目前常见的方法为将各个分离设备搭建在一个机柜中，设备与设备通过射频电缆连接，如遇不同接口则需要连接器桥接，射频电缆由于自身重量将加大连接器耗损进度，连接器种类繁多不易分辨，连接过程容易出错且耗费时间，固定于设备上的连接器如损坏将直接导致设备无法接收或发送信号；对于大信号下传，一般采用外接固定衰减或可调衰减设备控制进入变频设备的信号功率大小，对于小信号需要额外增加功率放大设备，难以兼顾不同功率信号传输及远程控制使用场景，设备级联越多，链路上不可避免的损耗就越大，产生驻波反射的环境也越多，造成信号质量的下降和信号能量的损失，对源端发射功率也提出更高需求，对于无线条件，该需求更加强烈；现国内外通用变频设备带宽有限，无法完全涵盖已有频段，对于跨越设备工作频段，则需要携带多台套设备并行使用，增加成本、体积，也将引入更多的误差，降低可靠性，多通路信号则需进一步增加设备台套数；分离设备需要实现集中管控，参数、状态收发等交互需要额外增加路由层设备及相关配件，并因拆装、连接、调试等操作影响工作效率对于分离器件、设备需要对单独做电磁屏蔽设计，裸露的部分将难以实现完全的屏蔽；目前调制解调设备发射端将先验数据进行调制，由中频发送至本身的接收机，实现解调并将数据经小环比对得出结论，没有实现从中频调制，倍频至射频，射频降低至中频，接收信号并完成解调的实现整个链路校验。

随着我国通信事业的发展，对于装置兼容性，高速率，平台化，可快速、便捷部署到各个使用场景的需求日益强烈。当前，国内对于集约化装置的研究、应用还是处于起步和发展阶段，本发明就是为了解决上述问题的一种装置。目前没有发现类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

经对现有技术的检索，中国发明专利cn201610866362.8，发明名称为一种多阵列多工编码无线超宽频数据交换装置，其特征在于，包括：卷积模块，用于将输入数据进行卷积运算；穿刺模块，用于通过比特窃用缩短字符长度以改变经过所述卷积运算后数据的传输速率；交错模块，用于将穿刺后的数据进行交错处理以防止突发性差错；多工编码模块，用于将交错处理后的数据分割为多阵列数据包；多个ofdm调制模块，用于将所述多工编码后的多阵列数据包分别依据时频交错码调制在不同频段传输；多个uwb射频模块，用于将ofdm调制后的多阵列数据包进行uwb射频处理。但该发明无法实现多通道增益、频率可设置的效果。

技术实现要素：

针对现有技术中设备数量、种类繁多，连接状态不一致，数据交互离散等难题，本发明的目的是提供一种多通道增益、频率可设置的调制解调装置。本发明的调制解调装置采用模块化设计思想完成设计，各个功能模块集成在计算机设备中，通过兼容多种标准总线实现高速数据交互，通过多种标准射频接口，可编程滤波与频综结合，实现对超宽频段兼容，独立调制、解调功能模块实现对多种体制、多路信号的调制解调，通过主控模块负责资源开销统筹，数据调度，高效、安全、可靠完成信号处理。。

本发明涉及一种宽频段可控增益多通道调制解调装置，所述装置包括：

a：增益调节接口模块，提供整个装置射频信号流入、流出接口，控制信号功率大小，采用防插错设计；

b：变频模块，接收增益调节接口模块射频信号，实现对射频信号的频率变换，根据不同的射频源频段，完成滤波、镜频抑制、带外抑制处理，并输出所需频段信号至增益调节接口模块，同时可将变频后信号直接输出观察信号特征；

c：解调译码模块，接收变频模块输出的信号，实现对多种体制，多路或单路数据解调及信道译码，完成载波恢复，码同步，并行帧同步，盲均衡，信道、信元译码等处理，并可实现距离、速度的测量，具备符合多种标准的电气接口，网络接口和总线接口；

d：调制编码模块，产生载波，实现对信元、信道编码，经数模转换、滤波等处理后将信号进行调制，并将调制后信号输出至变频模块，并可产生侧音信号，具备符合多种标准的电气接口，网络接口和总线接口相关接口；

e：基准频率模块，提供基准频率源，或接受外参考；

f：主控模块，实现对各个功能模块的集中管控，实现对数据的调度，资源开销的统筹，接收并下发指令，采集各个模块参数状态并上报，具备状态报警功能；

g：存储与转发模块，通过主控模块调度用于实现对多路高速数据的存储与分发；

h：计算机设备，提供槽位、供电、散热环境，与各功能版共同构建起硬件系统。

进一步地，控制软件基于通用化平台开发，采用图形化界面，分布式架构，预留标准接口便于其他系统或模块接入，使用键鼠或其它输入方式发送指令或参数。

进一步地，增益调节接口模块为信号输入输出通道，适应频段包含中频和射频频段，增益调节包括正向增加调节和反向减小，步进可设，接口采用防插错设计。

进一步地，变频模块用于实现频段变换，包括从中频变换至常用射频段，从射频变换至中频点，根据信号特点自适应采用单级或多级变频方案，并完成滤波，带外抑制，交调抑制等信号处理过程，通过射频接口可将变频后的信号直接输出用于观察信号频谱特征。

进一步地，解调译码模块接收中频调制信号，完成多路或单路采样量化，将量化后的信号进行一系列的信号处理操作，包括解调、向量分析、多普勒分析、可编程滤波、时钟恢复、译码、帧同步、解扰、解交织等信号调理，信道、信元译码操作，完成处理后的数据通过缓存，再通过与主控模块中的总线接口发送至主板主控cpu。

进一步地，调制编码模块产生数据模拟源并对多路或单路信源信号进行信道编码、加扰和差分编码等处理，并进行高速滤波，结合码钟进行数模转换，转换的结果通过滤波后送至调制器进行调制，再将调制结果送至变频模块进行变频输出。

进一步地，基准频率模块，输出基准频率信号，支持外接参考源。

进一步地，主控模块负责集中管控各个功能模块，状态上报，发送指令至各个模块指导其实现功能等，提供io接口、各类标准总线，缓存、cpu等固件实现数据调度，交互通信等操作。

进一步地，转发存储模块根据主控模块命令实现多路径高速落盘存储和多路网络分发，采用热插拔冗余备份等方法实现对数据的保障。

进一步地，计算机设备为兼容性硬件平台，提供多种标准总线协议，提高超高系统数据带宽，支持扩展。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明涉及对信号的增益调节，频率变换，多通道多体制调制、解调，数据存储、分发以及对功能模块的集中管控、监听领域。本发明装置采用模块化设计思想完成设计，各个功能模块集成在计算机设备中，通过兼容多种标准总线实现高速数据交互，通过多种标准射频接口，可编程滤波与频综结合，实现对超宽频段兼容，独立调制、解调功能模块实现对多种体制、多路信号的调制解调，通过主控模块负责资源开销统筹，数据调度，高效、安全、可靠完成信号处理；

2、采用独立模块架构，可独立、快速拆卸、替换、升级、扩展等需求，极大提高了装置的适用性、可靠性，实现对多样信源，多变环境的快速响应；

3、提高了集成度，减少相关设备台套数，节约成本，减少体积，具备便携性有利于外场、野外等使用场景；

4、整体考虑电磁兼容等设计，最大限度保障了装置避免被其他信号源干扰，提高信号传输质量，增强抗干扰能力；

5、实现从“中频调制到中频解调”的完整信号传输流程，实现快速、准确自校准，并且实时可监测信号频谱等参数，保证装置测量结果的准确度；

6、采用集中管控模式，实时控制、监视装置的各个模块和整机状态。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施用例所作的详细描述，本发明的特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明宽频段可控增益多通道调制解调装置的结构原理示意框图；

图2为本明宽频段可控增益多通道调制解调装置的变频模块方案示意图；

图3为本明宽频段可控增益多通道调制解调装置的解调译码模块原理示意图；

图4为本明宽频段可控增益多通道调制解调装置的调制编码原理示意图；

图5为本明宽频段可控增益多通道调制解调装置的主板与计算机设备原理示意图；

图6为本明宽频段可控增益多通道调制解调装置的基准频率模块的原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本发明提供了一种多通道增益、频率可设置的调制解调装置，包括：

a：增益调节接口模块101，提供整个装置射频信号流入、流出接口，控制信号功率大小，采用防插错设计；

b：变频模块102，接收增益调节接口模块101射频信号，实现对射频信号的频率变换，根据不同的射频源频段，完成滤波、镜频抑制、带外抑制等处理，并输出所需频段信号至增益调节接口模块101，同时可将变频后信号直接输出观察信号特征；

c：解调译码模块103，接收变频模块102输出的信号，实现对多种体制，多路(支持单路)数据解调及信道译码，完成载波恢复，码同步，并行帧同步，盲均衡，信道、信元译码等处理，并可实现距离、速度等测量，具备符合多种标准的电气接口，网络接口和总线接口等相关接口；

d：调制编码模块104，产生载波，实现对信元、信道编码，经数模转换、滤波等处理后将信号进行调制，并将调制后信号输出至至变频模块103，并可产生侧音信号，具备符合多种标准的电气接口，网络接口和总线接口等相关接口；

e：基准频率模块105：提供基准频率源，或接受外参考；

f：主控模块106，实现对各个功能模块的集中管控，实现对数据的调度，资源开销的统筹，接收并下发指令，采集各个模块参数状态并上报，具备状态报警功能；

g：存储与转发模块107，通过主控模块106调度用于实现对多路高速数据的存储与分发；

h：计算机设备108，提供槽位，供电，散热等环境，与各功能版共同构建起硬件系统。

优选的，控制软件基于通用化平台开发，可采用图形化界面，分布式架构，预留标准接口便于其他系统或模块接入，使用键鼠或其他输入方式发送指令或参数。

优选的，增益调节接口模块为信号输入输出通道，适应频段包含中频和射频频段，增益调节包括正向增加调节和反向减小，步进可设，接口采用防插错设计。

优选的，变频模块用于实现频段变换，包括从中频变换至常用射频段，从射频变换至中频点，根据信号特点自适应采用单级或多级变频方案，并完成滤波，带外抑制，交调抑制等信号处理过程，通过射频接口可将变频后的信号直接输出用于观察信号频谱等特征；

优选的，解调译码模块接收中频调制信号，完成多路或单路采样量化，将量化后的信号进行一系列的信号处理操作，包括解调、向量分析、多普勒分析、可编程滤波、时钟恢复、译码、帧同步，解扰，解交织等信号调理，信道、信元译码操作，完成处理后的数据通过缓存，再通过与主控模块中的总线接口发送至主板主控cpu。

优选的，调制编码模块产生数据模拟源并对多路或单路信源信号进行信道编码、加扰和差分编码等处理，并进行高速滤波，结合码钟进行数模转换，转换的结果通过滤波后送至调制器进行调制，再将调制结果送至变频模块进行变频输出。

优选的，基准频率模块，输出基准频率信号，支持外接参考源。

优选的，主控模块负责集中管控各个功能模块，状态上报，发送指令至各个模块指导其实现功能等，提供io接口、各类标准总线，缓存、cpu等固件实现数据调度，交互通信等操作。

优选的，转发存储模块根据主控模块命令实现多路径(支持路径)高速落盘存储和多路(支持单路)网络分发，采用热插拔冗余备份等方法实现对数据的保障；

优选的，计算机设备为兼容性硬件平台，提供多种标准总线协议，提高超高系统数据带宽，支持扩展。

其工作原理阐述如下：根据射频信号频段，射频接口类型在增益调节接口模块选择信号进入通道，并对信号功率进行增大或减小调节，将电平合适功率传输至变频模块；变频模块根据将射频信号变换至相应的中频信号并输出至解调译码模块；解调译码模块通过信号采集功能固件接收中频调制信号，对信号进行高速adc直接采样量化，量化后的高速数字信号经过串并行转换模块后发送至数字信号处理功能固件，在该固件内实现包括：解调、时钟恢复、译码，帧同步，解扰解交织等，码同步输出的数据经过盲均衡实现信号调理，输出的软数据进入ldpc(或rs)固件实现信道译码，完成解调和信道译码，解调译码完的基带数据通过多路高速多模光纤接口送入数据通道，在经过ddr换成后，再通过与计算机主板相连的pcie接口送入主板cpu，最后通过计算机主板实现数据的高速存储和万兆网络分发。

调制编码模块采用数模混合架构构建，数传模拟源板硬件板卡采用fpga芯片对两路信源信号进行信道编码、加扰和差分编码等处理，并进行高速成型滤波，其输出再采用高倍码钟送数模转换芯片进行数模转换，转换结果经低通滤波后送正交调制器进行正交调制，调制结果送变频模块上变频信道，经过增益调节接口模块完成信号输出。

可由调制编码模块经变频模块上变频信道，增益调节接口模块输出，再由射频电缆连接增益接口模块输入端，经变频模块下变频信道，送至解调译码模块，完成整个装置的自校验，耦合射频信号有助快速分析信号特征。

综上所述，本发明装置采用模块化设计思想完成设计，各个功能模块集成在计算机设备中，通过兼容多种标准总线实现高速数据交互，通过多种标准射频接口，可编程滤波与频综结合，实现对超宽频段兼容，独立调制、解调功能模块实现对多种体制、多路信号的调制解调，通过主控模块负责资源开销统筹，数据调度，高效、安全、可靠完成信号处理。采用独立模块架构，可独立、快速拆卸、替换、升级、扩展等需求，极大提高了装置的适用性、可靠性，实现对多样信源，多变环境的快速响应。提高了集成度，减少相关设备台套数，节约成本，减少体积，具备便携性有利于外场、野外等使用场景。整体考虑电磁兼容等设计，最大限度保障了装置避免被其他信号源干扰，提高信号传输质量，增强抗干扰能力。实现从“中频调制到中频解调”的完整信号传输流程，实现快速、准确自校准，并且实时可监测信号频谱等参数，保证装置测量结果的准确度。采用集中管控模式，实时控制、监视装置的各个模块和整机状态。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。