專利名稱：多普勒頻移器及通信模塊的多普勒頻移測試裝置、方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間無線通信領(lǐng)域，特別地，涉及一種多普勒頻移器及通信模塊的多普勒頻移測試裝置、方法。
背景技術(shù)：
在測量及研究相對運(yùn)動的兩個終端之間的無線通信時，需考慮多普勒頻移對通信信號的影響。特別是在在衛(wèi)星通信中，由于非靜止衛(wèi)星本身也具有很高的速度，更要充分考慮“多普勒效應(yīng)”對通信中的各類問題的影響。由于多普勒頻移是在高速相對運(yùn)動中產(chǎn)生的，不易測試，故一般采用多普勒頻移器模擬多普勒頻移值以對多普勒頻移對通信模塊的影響進(jìn)行測試。特別是，如將工業(yè)級通信模塊應(yīng)用于衛(wèi)星時，考慮工業(yè)級通信模塊的空間適應(yīng)性尤為重要，因此必須進(jìn)行多普勒頻移測試?，F(xiàn)有通信模塊的多普勒頻移測試通常有兩類方法一是信號發(fā)射段能根據(jù)用戶設(shè)置改變發(fā)射頻率，而接收端維持原工作頻率不變；二是采用兩個射頻信號發(fā)生器，配合混頻器、濾波器等完成頻率搬移功能。對于采購的工業(yè)級通信模塊，第一類方法是不能實現(xiàn)的，因為很多通信產(chǎn)品作為一個黑匣子或者已固化的設(shè)備，不能輕易改變頻率；第二類方法成本非常高，因為射頻信號發(fā)生器非常昂貴，而且體積、質(zhì)量均很大，不易操作和實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、適用方便的多普勒頻移器及通信模塊的多普勒頻移測試裝置、方法，以解決現(xiàn)有通信模塊的多普勒頻移測試不便的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多普勒頻移器，包括雙通道中頻信號源，用于根據(jù)設(shè)定的多普勒頻移值，輸出一中頻信號作為第二射頻信號，輸出所述中頻信號與所述多普勒頻移值之和作為第一射頻信號；第一混頻器，用于接收輸入信號，并將所述輸入信號與所述第一射頻信號混頻為二者的和信號及差信號的混合信號；低通濾波器，用于去除所述混合信號中的所述和信號，并保留所述差信號；第二混頻器，用于將所述低通濾波器輸出的差信號與所述第二射頻信號混頻，生成所述輸入信號經(jīng)多普勒頻移后的結(jié)果。作為本發(fā)明的多普勒頻移器進(jìn)一步改進(jìn)所述多普勒頻移器還包括第一上變頻器，用于對所述中頻信號源輸出的所述中頻信號與所述多普勒頻移值之和進(jìn)行上變頻后，作為所述第一射頻信號并輸出給所述第一混頻器；第二上變頻器，用于將所述中頻信號進(jìn)行上變頻后，作為所述第二射頻信號并輸出給所述第二混頻器。所述第一上變頻器和所述第二上變頻器的頻率增加值相等。
所述雙通道中頻信號發(fā)生器的輸出為雙通道的70MHz 90MHz的正弦信號。所述低通濾波器的截止頻率小于所述和信號且大于所述差信號。作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種通信模塊的多普勒頻移測試裝置，其包括上述的多普勒頻移器，用于將第一通信模塊的輸出信號經(jīng)模擬多普勒頻移后傳輸給第二通信模塊；功分器,用于將所述多普勒頻移器的輸出信號進(jìn)行功分后輸出一路功分信號傳輸給頻譜分析儀；所述頻譜分析儀，用于接收所述功分信號并測試所述功分信號的頻譜。作為本發(fā)明的裝置進(jìn)一步改進(jìn)所述第一通信模塊與第一計算機(jī)連接并接收來自所述第一計算機(jī)的信號并轉(zhuǎn)發(fā)給所述多普勒頻移器；所述第二通信模塊與第二計算機(jī)連接并將接收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)給所述第二計算機(jī)。所述第一通信模塊與所述多普勒頻移器之間為具有屏蔽的有線連接。作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種通信模塊的多普勒頻移測試方法，包括以下步驟S1:采用第一通信模塊通過上述的多普勒頻移器發(fā)送數(shù)據(jù)至第二通信模塊；S3:逐步并分別從正負(fù)兩個方向增大所述多普勒頻移器的多普勒頻移值，直至所述第二通信模塊無法收到完整的所述數(shù)據(jù)，并記錄所述多普勒頻移值與通信質(zhì)量的關(guān)系。作為本發(fā)明的方法進(jìn)一步改進(jìn)在完成所述步驟SI之后，且在進(jìn)行所述步驟S3之前，所述方法還包括步驟S2:將所述多普勒頻移器的輸出信號功分分配出一路功分信號以供測量所述頻譜范圍。所述步驟S3中，根據(jù)所述測量得到的正常通信且滿足丟包率< 10-2的臨界的所述多普勒頻移值作為所述通信模塊的抗多普勒頻移值。本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明的多普勒頻移器，能模擬中頻段的兩個通信模塊的通信過程中產(chǎn)生的多普勒頻移，且結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。2、本發(fā)明的通信模塊的多普勒頻移測試裝置、方法，能模擬并測試進(jìn)行通信的兩個通信模塊之間的允許的多普勒頻移范圍，以測試通信模塊的多普勒頻移性能，能實現(xiàn)從工業(yè)級通信組件中挑選航空/航天級組件，節(jié)約航空/航天設(shè)備的造價，降低成本。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來 提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的多普勒頻移器的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的多普勒頻移器的另一組成結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的通信模塊的多普勒頻移測試裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例的通信模塊的多普勒頻移測試方法的流程示意圖；以及圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例的通信模塊的多普勒頻移測試方法的另一流程示意圖。圖例說明1、多普勒頻移器；2、中頻信號源；3、第一混頻器；4、低通濾波器；5、第二混頻器；
6、第一上變頻器；7、第二上變頻器；8、功分器；9、頻譜分析儀；10、第一通信模塊；11、第二通信模塊；12、第一計算機(jī)；13、第二計算機(jī)。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參見圖1，本發(fā)明的多普勒頻移器1，包括雙通道中頻信號源2、第一混頻器3、低通濾波器4和第二混頻器5。其中 ，中頻信號源2用于根據(jù)設(shè)定的多普勒頻移值fD，輸出一中頻信號F2作為第二射頻信號Fm并輸出中頻信號與多普勒頻移值之和F2+Fd作為第一射頻信號Frt ;第一混頻器3用于接收輸入信號Fin，并將輸入信號Fin與第一射頻信號Frt混頻為二者的和信號FIN+Frt&差信號FIN-Frt的混合信號；低通濾波器4用于去除混合信號中的和信號FIN+Frt,并保留差信號Fra-Frt ;第二混頻器5用于將低通濾波器4輸出的差信號Fra-Frt與第二射頻信號Frf混頻，生成輸入信號經(jīng)多普勒頻移后的結(jié)果，即多普勒頻移量為設(shè)定的多普勒頻移值fD，該結(jié)果(第二混頻器5的輸出信號)為fIN_ (Frf-Frt) =FIN-fD。由此可見，前述的多普勒頻移器1，通過控制fD的值，能模擬VHF頻段的通信過程中產(chǎn)生的不同的多普勒頻移。本實施例中，低通濾波器4的截止頻率小于和信號且大于差信號，能保證去除混合信號中的和信號FIN+Frt，并保留差信號FIN_Frt。雙通道中頻信號發(fā)生器的輸出為雙通道的70MHz 90MHz的正弦信號。能保證上述的多普勒頻移器I能有效地模擬O 20MHz范圍內(nèi)的多普勒頻移。實際應(yīng)用中，如圖2所示，如需要在不同頻段如UHF、L、S、C、X、Ka、K、Ku等頻段應(yīng)用本發(fā)明的多普勒頻移器1，則可在上述的多普勒頻移器I中增加兩個上變頻器第一上變頻器6和第二上變頻器7。其中，第一上變頻器6用于對中頻信號源2輸出的中頻信號與多普勒頻移值之和F2+fD進(jìn)行上變頻后作為第一射頻信號并輸出給第一混頻器3。第二上變頻器I用于將中頻信號F2進(jìn)行上變頻后，作為第二射頻信號Fu并輸出給第二混頻器5。其中，第一上變頻器6和第二上變頻器7產(chǎn)生的射頻信號與輸入射頻信號頻率相當(dāng)，第一上變頻器6和第二上變頻器7的頻率增加值相等。如此，便可實現(xiàn)模擬任意頻段的通信模塊的通信過程中產(chǎn)生的多普勒頻移。如圖3所示，本發(fā)明的通信模塊的多普勒頻移測試裝置，包括上述的任一種多普勒頻移器1、功分器8和頻譜分析儀9。其中，多普勒頻移器I用于將第一通信模塊10的輸出信號經(jīng)模擬多普勒頻移后傳輸給第二通信模塊11 ;功分器8用于將多普勒頻移器I的輸出信號進(jìn)行功分后輸出一路功分信號傳輸給頻譜分析儀9 ;頻譜分析儀9用于接收功分信號并測試功分信號的頻譜。本實施例中，第一通信模塊10與第一計算機(jī)12連接并接收來自第一計算機(jī)12的信號并轉(zhuǎn)發(fā)給多普勒頻移器I ;第二通信模塊11與第二計算機(jī)13連接并將接收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)給第二計算機(jī)13。且第一通信模塊10與多普勒頻移器I之間為具有屏蔽的有線連接。
如圖4所示，本發(fā)明的通信模塊的多普勒頻移測試方法，包括以下步驟
S1:采用第一通信模塊10通過上述的任一種的多普勒頻移器I發(fā)送數(shù)據(jù)至第二通信模塊11。
S3 :逐步并分別從正負(fù)兩個方向增大多普勒頻移器I的多普勒頻移值，直至第二通信模塊11無法收到完整的數(shù)據(jù)(直到通信出現(xiàn)較多誤碼或者中斷，在這之前的臨界頻譜對應(yīng)的多普勒頻移值即為該通信模塊的臨界值)，并記錄多普勒頻移值與通信質(zhì)量的關(guān)系。 頻移步進(jìn)值與要求的頻移分辨率。優(yōu)選地，對于最大頻移值約60kHz的S波段通信模塊，頻移步進(jìn)值選IkHz。
通過上述步驟，能模擬并測試進(jìn)行通信的兩個通信模塊之間的允許的多普勒頻移范圍。
優(yōu)選地，實際應(yīng)用中，如圖5所示，本發(fā)明的通信模塊的多普勒頻移測試方法的步驟，還可按照以上設(shè)置
S1:采用第一通信模塊10通過上述的任一種的多普勒頻移器I發(fā)送數(shù)據(jù)至第二通信模塊11。
S2 :將多普勒頻移器I的輸出信號功分分配出一路功分信號以供測量頻譜范圍。
S3 :逐步并分別從正負(fù)兩個方向增大多普勒頻移器I的多普勒頻移值，直至第二通信模塊11無法收到完整的數(shù)據(jù)，并記錄多普勒頻移值與通信質(zhì)量的關(guān)系。本實施例中， 優(yōu)選根據(jù)所述測量得到的正常通信且滿足丟包率< 10_2的臨界的多普勒頻移值作為所述通信模塊的抗多普勒頻移值。
按照優(yōu)選的步驟進(jìn)行本發(fā)明的通信模塊的多普勒頻移測試方法，能更精確地測量進(jìn)行通信的兩個通信模塊之間的允許的多普勒頻移范圍。通信模塊可以為任意頻段的通信模塊。
綜上可知，本發(fā)明的多普勒頻移器1，能模擬各頻段的通信模塊的通信過程中產(chǎn)生的多普勒頻移，不同頻段的通信模塊多普勒頻移測試僅僅需要更換相應(yīng)頻段的上變頻器即可，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。本發(fā)明的通信模塊的多普勒頻移測試裝置、方法，能模擬并測試進(jìn)行通信的兩個通信模塊之間的允許的多普勒頻移范圍，以測試通信模塊的多普勒頻移性能，能實現(xiàn)從工業(yè)級通信組件中挑選航空/航天級組件，節(jié)約航空/航天設(shè)備的造價，降低成本。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多普勒頻移器，其特征在于，包括 雙通道中頻信號源，用于根據(jù)設(shè)定的多普勒頻移值，輸出一中頻信號作為第二射頻信號，輸出所述中頻信號與所述多普勒頻移值之和作為第一射頻信號； 第一混頻器，用于接收輸入信號，并將所述輸入信號與所述第一射頻信號混頻為二者的和信號及差信號的混合信號； 低通濾波器，用于去除所述混合信號中的所述和信號，并保留所述差信號； 第二混頻器，用于將所述低通濾波器輸出的差信號與所述第二射頻信號混頻，生成所述輸入信號經(jīng)多普勒頻移后的結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多普勒頻移器，其特征在于，所述多普勒頻移器還包括 第一上變頻器，用于對所述中頻信號源輸出的所述中頻信號與所述多普勒頻移值之和進(jìn)行上變頻后，作為所述第一射頻信號并輸出給所述第一混頻器； 第二上變頻器，用于將所述中頻信號進(jìn)行上變頻后，作為所述第二射頻信號并輸出給所述第二混頻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多普勒頻移器，其特征在于，所述第一上變頻器和所述第二上變頻器的頻率增加值相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的多普勒頻移器，其特征在于， 所述雙通道中頻信號發(fā)生器的輸出為雙通道的70MHz 90MHz的正弦信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多普勒頻移器，其特征在于， 所述低通濾波器的截止頻率小于所述和信號且大于所述差信號。
6.一種通信模塊的多普勒頻移測試裝置，其特征在于，包括 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的多普勒頻移器，用于將第一通信模塊的輸出信號經(jīng)模擬多普勒頻移后傳輸給第二通信模塊； 功分器，用于將所述多普勒頻移器的輸出信號進(jìn)行功分后輸出一路功分信號傳輸給頻譜分析儀； 所述頻譜分析儀，用于接收所述功分信號并測試所述功分信號的頻譜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信模塊的多普勒頻移測試裝置，其特征在于， 所述第一通信模塊與第一計算機(jī)連接并接收來自所述第一計算機(jī)的信號并轉(zhuǎn)發(fā)給所述多普勒頻移器；所述第二通信模塊與第二計算機(jī)連接并將接收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)給所述第二計算機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信模塊的多普勒頻移測試裝置，其特征在于， 所述第一通信模塊與所述多普勒頻移器之間為具有屏蔽的有線連接。
9.一種通信模塊的多普勒頻移測試方法，其特征在于，包括以下步驟 S1:采用第一通信模塊通過如權(quán)利要求1至5中任一項所述的多普勒頻移器發(fā)送數(shù)據(jù)至第二通信模塊； S3:逐步并分別從正負(fù)兩個方向增大所述多普勒頻移器的多普勒頻移值，直至所述第二通信模塊無法收到完整的所述數(shù)據(jù)，并記錄所述多普勒頻移值與通信質(zhì)量的關(guān)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通信模塊的多普勒頻移測試方法，其特征在于，在完成所述步驟SI之后，且在進(jìn)行所述步驟S3之前，所述方法還包括步驟 S2:將所述多普勒頻移器的輸出信號功分分配出一路功分信號以供測量所述頻譜范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信模塊的多普勒頻移測試方法，其特征在于，所述步驟S3中， 根據(jù)所述測量得到的正常通信且滿足丟包率< 10_2的臨界的所述多普勒頻移值作為所述通信模塊的抗多普勒頻移值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多普勒頻移器及通信模塊的多普勒頻移測試裝置、方法。該多普勒頻移器包括雙通道中頻信號源，用于根據(jù)設(shè)定的多普勒頻移值，并輸出一中頻信號作為第二射頻信號，輸出所述中頻信號與所述多普勒頻移值之和作為第一射頻信號；第一混頻器，用于接收輸入信號，并將所述輸入信號與所述第一射頻信號混頻為二者的和信號及差信號的混合信號；低通濾波器，用于去除所述混合信號中的所述和信號，并保留所述差信號；第二混頻器，用于將所述低通濾波器輸出的差信號與所述第二射頻信號混頻，生成所述輸入信號經(jīng)多普勒頻移后的結(jié)果。本發(fā)明能模擬通信過程中產(chǎn)生的多普勒頻移，且結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。
文檔編號H04B7/01GK103067105SQ201210583838
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者陳利虎, 宋新, 趙勇, 楊磊, 劉鵬飛, 程云, 姚雯 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)