一种基于收发组件模数信号处理的发射检波电路的制作方法

1.本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于收发组件模数信号处理的发射检波电路。


背景技术：

2.收发组件在进行正常的发射操作时，需要知道是否真正将信号发射出去，检波(振幅解调)就是振幅调制的逆过程，通过检波操作就可以知道信号是否通过天线发射了出去。
3.目前实现检波的电路均为模拟电路，检波电路主要由三部分组成，分别是：高频已调信号源、非线性器件、rc低通滤波器。这种检波器的输出会依赖于信号的振幅(没有一个确定的门限)，而收发组件正常发射时，所调取的波位信号的幅度也是不确定的，如果仅仅依靠这种检波器的输出来判别，则虚警率会较高。因此，如何提高信号在收发组件上发射成功的判断精度，是一个亟需解决的技术问题。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种基于收发组件模数信号处理的发射检波电路，旨在解决现有技术中存在的信号在收发组件上发射成功的判断精度不高的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出一种基于收发组件模数信号处理的发射检波电路，所述发射检波电路包括：信号处理设备、fpga逻辑控制电路、dac模块、adc模块、射频发射通道、射频接收通道、收发切换开关和收发天线；所述信号处理设备的第一信号输出端连接dac模块的输入端，信号处理设备的第二信号输出端连接fpga逻辑控制电路的第一输入端，所述dac模块的输出端连接射频发射通道的输入端，所述射频接收通道的输出端连接adc模块的输入端，所述adc模块的输出端连接fpga逻辑控制电路的第二输入端，所述fpga逻辑控制电路的输出端连接信号处理设备的信号输入端，所述射频发射通道的输出端和射频接收通道的输入端通过收发切换开关连接收发天线；其中：
7.优选的，所述信号处理设备通过第一信号输出端向dac模块传输用于收发天线进行发射的发射信号，并通过第二信号输出端向fpga逻辑控制电路提供发射检波控制信号，以实现收发组件中的发射检波过程；
8.优选的，所述射频发射通道根据接收的dac模块传输来的数字发射信号，经由收发天线进行信号发射；所述射频接收通道将经接收通道返回的检波标志信号传输给adc模块，并经由fpga逻辑控制电路对信号进行处理；
9.优选的，所述fpga逻辑控制电路连接adc模块和信号处理设备，用以将adc模块传输的检波标志数字信号传输给信号处理设备，并接收信号处理设备传输的检波控制信号输出发射检波判决信号。
10.优选的，所述射频发射通道和所述射频接收通道分别通过射频电源开关电路连接
第一电源；其中：所述射频电源开关电路经由所述信号处理设备发射检波控制信号进行连接控制。
11.优选的，所述发射检波电路还包括检波电路，所述检波电路连接发射通道的输出端，对输出信号进行检波，并通过接收通道将检波标志信号经由adc模块返还给fpga逻辑控制电路。
12.优选的，所述信号处理设备包括检波控制终端和发射信号源；所述检波控制终端用以向fpga逻辑控制电路发送检波控制指令，并接收fpga逻辑控制电路返回的检波标志信号，所述发射信号源用以向dac模块发送发射信号。
13.优选的，所述adc模块包括adc芯片、adc电源开关电路和第二电源；其中，所述adc芯片将传输的检波标志信号进行模数转换并传输给fpga逻辑控制电路；所述adc电源开关电路控制adc芯片和第二电源的连接接入。
14.优选的，所述dac模块包括dac芯片、dac电源开关电路和第三电源；其中，所述dac芯片接收信号处理设备发送的时钟信号和芯片控制信号，将传输的数字发射信号转换为模拟发射信号传输给射频通道；所述dac电源开关电路控制dac芯片和第三电源的连接接入。
15.优选的，所述收发切换开关接收信号处理设备发送的收发切换控制信号，控制射频发射通道和射频接收通道与收发天线的接入。
16.优选的，所述检波控制信号包括收发切换控制信号tr和发射电源开关控制信号am；其中，所述射频发射通道和射频接收通道根据收发切换控制信号tr和发射电源开关控制信号am控制信号发送以及检波标志信号返回，所述fpga逻辑控制电路根据收发切换控制信号tr和发射电源开关控制信号am接收射频接收通道发送的检波标志信号。
17.本发明中，通过设置信号处理设备、fpga逻辑控制电路、dac模块、adc模块、射频发射通道、射频接收通道、收发切换开关和收发天线，利用信号处理设备通过第一信号输出端向dac模块传输用于收发天线进行发射的发射信号，并通过第二信号输出端向fpga逻辑控制电路提供发射检波控制信号，以实现收发组件中的发射检波过程；然后，射频发射通道根据接收的dac模块传输来的数字发射信号，经由收发天线进行信号发射；所述射频接收通道将经接收通道返回的检波标志信号传输给adc模块，并经由fpga逻辑控制电路对信号进行处理；最后，fpga逻辑控制电路连接adc模块和信号处理设备，用以将adc模块传输的检波标志数字信号传输给信号处理设备，并接收信号处理设备传输的检波控制信号输出发射检波判决信号。本发明在射频通道的基础上，配备设置用于检波控制的信号处理设备、用以进行射频发射的dac模块、用以进行检波标志信号返回的adc模块和进行检波结果判断输出的fpga逻辑控制电路。旨在解决现有技术中存在的信号在收发组件上发射成功的判断精度不高的技术问题。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本发明提出的一种基于收发组件模数信号处理的发射检波电路的结构示意
图；
20.图2为本发明提出的一种基于收发组件模数信号处理的发射检波电路的实施例的运行原理步骤图。
21.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
22.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
25.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
26.本发明提出了一种实施例，参照图1，图1为本发明提出的一种基于收发组件模数信号处理的发射检波电路的结构示意图。
27.如图1所示，在本实施例中，一种基于收发组件模数信号处理的发射检波电路，所述发射检波电路包括：信号处理设备、fpga逻辑控制电路、dac模块、adc模块、射频发射通道、射频接收通道、收发切换开关和收发天线；所述信号处理设备的第一信号输出端连接dac模块的输入端，信号处理设备的第二信号输出端连接fpga逻辑控制电路的第一输入端，所述dac模块的输出端连接射频发射通道的输入端，所述射频接收通道的输出端连接adc模块的输入端，所述adc模块的输出端连接fpga逻辑控制电路的第二输入端，所述fpga逻辑控制电路的输出端连接信号处理设备的信号输入端，所述射频发射通道的输出端和射频接收通道的输入端通过收发切换开关连接收发天线；其中：
28.需要说明的是，信号处理设备通过第一信号输出端向dac模块传输用于收发天线进行发射的发射信号，并通过第二信号输出端向fpga逻辑控制电路提供发射检波控制信号，以实现收发组件中的发射检波过程；
29.需要说明的是，射频发射通道根据接收的dac模块传输来的数字发射信号，经由收发天线进行信号发射；所述射频接收通道将经接收通道返回的检波标志信号传输给adc模块，并经由fpga逻辑控制电路对信号进行处理；
30.需要说明的是，fpga逻辑控制电路连接adc模块和信号处理设备，用以将adc模块传输的检波标志数字信号传输给信号处理设备，并接收信号处理设备传输的检波控制信号输出发射检波判决信号。
31.进一步的，所述射频发射通道和所述射频接收通道分别通过射频电源开关电路连接第一电源；其中：所述射频电源开关电路经由所述信号处理设备发射检波控制信号进行连接控制。
32.进一步的，所述发射检波电路还包括检波电路，所述检波电路连接发射通道的输出端，对输出信号进行检波，并通过接收通道将检波标志信号经由adc模块返还给fpga逻辑控制电路。
33.在另一个实施例中，所述信号处理设备包括检波控制终端和发射信号源；所述检波控制终端用以向fpga逻辑控制电路发送检波控制指令，并接收fpga逻辑控制电路返回的检波标志信号，所述发射信号源用以向dac模块发送发射信号。
34.在本实施例中，所述adc模块包括adc芯片、adc电源开关电路和第二电源；其中，所述adc芯片将传输的检波标志信号进行模数转换并传输给fpga逻辑控制电路；所述adc电源开关电路控制adc芯片和第二电源的连接接入。
35.在本实施例中，所述dac模块包括dac芯片、dac电源开关电路和第三电源；其中，所述dac芯片接收信号处理设备发送的时钟信号和芯片控制信号，将传输的数字发射信号转换为模拟发射信号传输给射频通道；所述dac电源开关电路控制dac芯片和第三电源的连接接入。
36.在本实施例中，所述收发切换开关接收信号处理设备发送的收发切换控制信号，控制射频发射通道和射频接收通道与收发天线的接入。
37.更进一步的，所述检波控制信号包括收发切换控制信号tr和发射电源开关控制信号am；其中，所述射频发射通道和射频接收通道根据收发切换控制信号tr和发射电源开关控制信号am控制信号发送以及检波标志信号返回，所述fpga逻辑控制电路根据收发切换控制信号tr和发射电源开关控制信号am接收射频接收通道发送的检波标志信号。
38.需要理解的是，如图2所示，本实施例方案的发射检波方法主要包括以下步骤：
39.s1.设收发组件的收发功能由控制信号tr和am控制：
40.tr为收发切换控制信号，tr＝1时表示切换到发射状态；tr＝0时表示切换到接收状态；
41.am为发射电源开关控制信号，am＝1时打开发射电源开关，am＝0时关闭发射电源开关；
42.s2.在进行信号发射之前，先令tr＝1,切换到发射状态，再令控制信号am＝1,打开发射电源开关,开始进行信号发射；
43.s3.信号经射频通道发射出去时，射频通道会输出检波标志信号(如果直接使用该标志信号作为发射检波最终判决结果，则判决会不稳定甚至发生错误)；
44.s4.本次信号发射结束后，首先令am＝0,再令控制信号tr＝0，进入接收状态，并且等待下一次发射过程的来临。
45.s5.控制器(fpga)根据发射信号i/q的幅度值和s3得到的检波标志信号执行程序运行状态机，并最终输出发射检波判决信号。
46.在本申请的实施例中，如果发射电源处于打开状态(am＝1)并且切换到到了接收状态(tr＝0)，这种情况下，发射信号就会在发射通道中徘徊，最终会烧毁器件，所以必须避免这种情况；因此，在接收状态下(tr＝0)，必须提前一段时间(在本申请的实施例中为1us)
关闭发射电源开关(am＝0)。
47.接收状态下，没有信号通过数模转化器(dac)发送到射频通道，该状态下射频通道没有输出发射检波标志信号也是正常的。因此程序必须要避免在接收状态下对发射检波的判断。
48.为此，我们首先根据dac的位宽设置了一个固定的门限值d0，一方面，多次实验已证明：若以d0的值送给dac，并经过射频通道发射出去，fpga都能收到发射检波标志信号；另一方面，接收状态下送给dac的i/q值均为0，幅度值不可能超过d0，有效避免了在接收状态下对发射检波的判断。另外，要想得到稳定且正确的最终判决结果，需要对检波的次数进行累加，因此，程序使用了状态机来实现这一过程，具体地：
49.具体的，所述步骤s5的实现包括如下步骤：
50.s501.计算(i
max
和q
max
均由数模转换器的位宽决定，如数模转换器的位宽为14位，则i
max
＝16384，q
max
＝16384，d0＝5793)。
51.s502.程序设置检波计数器，上电复位时检波计数器设定一个固定的初值c0(本例c0＝40)。
52.s503.在tr＝1且am＝1的时间内，控制器(fpga)计算出传输数据i/q的幅度值
53.s504.对每一次发射，如果d1>＝d0，则认为发射的i/q数据是有效检波的数据，程序状态机会在下一个状态检验射频通道返回的检波标志信号，并计入检波计数器：检测到检波标志则c0+1(检波计数器设定最大检波计数c1，本例c1＝250)，未检测到检波标志则c0
‑
1(检波计数器设定最小检波计数c2,本例c2＝10)，直到本次发射过程结束；如果d1<d0,则认为发射的i/q数据是无效的检波的数据，程序状态机会保持当前状态，直到本次发射过程结束(无论d1和d0是什么关系，i/q数据仍然正常发射)。
54.s505.系统正常发射时(一般为多次连续发射)，如果检波计数器值低于c2，则判决发射检波为故障，否则判决发射检波为正常。
55.在本申请的实施例中，基于收发组件检波标志信号处理的发射检波电路的具体发射检波实现原理为：
56.将fpga设置于收发组件中adc的输出端，对模数转换器(adc)输出的信号进行处理，并将得到的信号输出给信号处理设备，在该实施例中tr和am信号由基带处理设备或者外部设备产生；tr信号用于控制收发切换开关，tr＝0时，收发切换开关切换到接收通道，连接接收通道与收发天线；tr＝1时，收发切换开关切换到发射通道，连接发射通道与收发天线；整个实施例中，通过外置电源进行供电，除发射通道和dac外，其他部分只要启动收发组件后，均一直进行供电；而外置电源对发射通道和dac的供电需经过发射电源开关，发射电源开关的通断由am信号进行控制；am＝1时打开发射电源开关，am＝0时关闭发射电源开关；该实施例中，信号处理设备或外部设备产生的tr、am信号需要同时传输给fpga。
57.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。