專利名稱：一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高頻與甚高頻信號處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)及處理方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)如今，高頻(HF:1.6MHz 30MHz)與甚高頻(VHF:30MHz 60MHz)的信號處理是分別由不同的硬件平臺完成的，使得整個信號處理的硬件平臺體積大、不易于攜帶，未能夠?qū)崿F(xiàn)集成化、小型化。另外，在現(xiàn)有的高頻或甚高頻信號處理硬件平臺中，通常對高頻信道及部分甚高頻信道進(jìn)行實(shí)時探測，根據(jù)實(shí)際需要決定使用高頻信道或甚高頻信道，然后選出可工作頻段(高頻或甚高頻)并進(jìn)行信號處理?，F(xiàn)有的高頻或甚高頻信號處理硬件平臺對信道的探測方法為:在窄帶的情況下進(jìn)行監(jiān)測信道，通過改變中心頻率來掃描信道。這樣，會延長信道探測的時間，降低信號處理的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)及處理方法。本發(fā)明將高頻與甚高頻的信號處理系統(tǒng)合二為一，使硬件平臺更加小型化、集成化，并且降低功耗。本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)包括:諧波濾波器、與諧波濾波器連接的第一混頻器、與第一混頻器連接的低通濾波器、分別連接諧波濾波器和低通濾波器的第一通路開關(guān)、與第一通路開關(guān)連接的自動增益控制器、與自動增益控制器連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接的現(xiàn)場可編程門陣列器件、與現(xiàn)場可編程門陣列器件連接的第二混頻器、與第二混頻器連接的帶通濾波器、分別連接帶通濾波器和現(xiàn)場可編程門陣列器件的第二通路開關(guān)分別連接第二通路開關(guān)和諧波濾波器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。其中，第一通路開關(guān)，用于在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下選擇兩路輸入信號中的一路信號輸出；第二通路開關(guān)，用于在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下選擇兩路輸入信號中的一路信號輸出；現(xiàn)場可編程門陣列器件，用于設(shè)置諧波濾波器的截止頻率，并用于控制第一混頻器和第二混頻器的頻率偏移。優(yōu)選地，本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)還包括:用于探測信道并將探測結(jié)果輸入至現(xiàn)場可編程門陣列器件中的信道探測器。所述現(xiàn)場可編程門陣列器件用于根據(jù)信道探測器的探測結(jié)果確定工作帶寬。優(yōu)選地，所述自動增益控制器由衰減器、低噪聲放大器和功率放大器依次串聯(lián)連接而組成。優(yōu)選地，所述現(xiàn)場可編程門陣列器件用于控制自動增益控制器的放大系數(shù)。

本發(fā)明的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，基于本發(fā)明的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)，包括接收射頻信號的方法和發(fā)送射頻信號的方法，其中，接收射頻信號的方法包括以下步驟:當(dāng)需要接收高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除接收到的射頻信號中的諧波，并輸出高頻信號至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理。當(dāng)需要接收甚高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除接收到的射頻信號中的諧波，并輸出甚高頻信號至第一混頻器進(jìn)行混頻處理；混頻后的信號經(jīng)低通濾波器處理后得到高頻信號，將此路高頻信號輸出至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理。發(fā)送射頻信號的方法包括以下步驟:當(dāng)需要發(fā)送高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號至第二通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波，并通過天線發(fā)送出射頻信號。當(dāng)需要發(fā)送甚高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號至第二混頻器；第二混頻器對高頻信號進(jìn)行混頻處理，將混頻得到的甚高頻信號輸出至帶通濾波器；帶通濾波器甚高頻信號進(jìn)行濾波并輸出至第二通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路甚高頻信號，將此路甚高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路甚高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信`號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波，并通過天線發(fā)送出射頻信號。本發(fā)明的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，包括接收射頻信號的方法和發(fā)送射頻信號的方法，其中，接收射頻信號的方法包括以下步驟:當(dāng)需要接收高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除接收到的射頻信號中的諧波，并輸出高頻信號至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理當(dāng)需要接收甚高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除接收到的射頻信號中的諧波，并輸出甚高頻信號至第一混頻器進(jìn)行混頻處理；混頻后的信號經(jīng)低通濾波器處理后得到高頻信號，將此路高頻信號輸出至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理發(fā)送射頻信號的方法包括以下步驟:當(dāng)需要發(fā)送高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號至第二通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波，并通過天線發(fā)送出射頻信號。當(dāng)需要發(fā)送甚高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號至第二混頻器；第二混頻器對高頻信號進(jìn)行混頻處理，將混頻得到的甚高頻信號輸出至帶通濾波器；帶通濾波器甚高頻信號進(jìn)行濾波并輸出至第二通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路甚高頻信號，將此路甚高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路甚高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波，并通過天線發(fā)送出射頻信號。本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，還包括以下步驟:在發(fā)送信號(高頻信號/甚高頻信號)或接收信號(高頻信號/甚高頻信號)前，利用信道探測器對信道進(jìn)行探測，并將探測結(jié)果輸入至現(xiàn)場可編程門陣列器件中，現(xiàn)場可編程門陣列器件根據(jù)探測結(jié)果設(shè)定工作帶寬；工作帶寬為現(xiàn)場可編程門陣列器件接收信號或發(fā)射信號時使用的帶寬。優(yōu)選地，位于自動增益控制器中的衰減器對輸入的高頻信號進(jìn)行衰減，位于自動增益控制器中的低噪聲放大器對衰減器輸出的信號進(jìn)行放大，位于自動增益控制器中的功率放大器對低噪聲放大器輸出的信號進(jìn)行進(jìn)一步放大。優(yōu)選地，所述現(xiàn)場可編程門陣列器件向第一混頻器和第二混頻器提供時鐘信號，并控制第一混頻器和第二混頻 器的頻率偏移。優(yōu)選地，所述現(xiàn)場可編程門陣列器件控制自動增益控制器的放大系數(shù)。本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明將高頻與甚高頻的信號處理系統(tǒng)合二為一，使硬件平臺更加小型化、集成化，并且降低功耗；在高頻與甚高頻的信道動態(tài)范圍(約IOOdB)內(nèi)，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)信道的實(shí)時探測，并能夠給出相應(yīng)信道質(zhì)量的評估，為工作帶寬的設(shè)置提供參考；另外，在借助于混頻器后，可使該本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)的工作頻率擴(kuò)展地更高。


圖1為本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為自動增益控制器結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:如圖1所示，本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)包括:諧波濾波器、與諧波濾波器連接的第一混頻器、與第一混頻器連接的低通濾波器、分別連接諧波濾波器和低通濾波器的第一通路開關(guān)、與第一通路開關(guān)連接的自動增益控制器、與自動增益控制器連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接的現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)、與現(xiàn)場可編程門陣列器件連接的第二混頻器、與第二混頻器連接的帶通濾波器、分別連接帶通濾波器和現(xiàn)場可編程門陣列器件的第二通路開關(guān)、分別連接第二通路開關(guān)和諧波濾波器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及用于探測信道并將探測結(jié)果輸入至現(xiàn)場可編程門陣列器件中的信道探測器。其中，第一通路開關(guān)，用于在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下選擇兩路輸入信號中的一路信號輸出；第二通路開關(guān)，用于在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下選擇兩路輸入信號中的一路信號輸出；現(xiàn)場可編程門陣列器件，用于設(shè)置諧波濾波器的截止頻率(例如選擇高頻信號或甚高頻信號通過諧波濾波器)，并用于控制第一混頻器和第二混頻器的頻率偏移。此時，諧波濾波器為多波段諧波濾波器，現(xiàn)場可編程門陣列器件可以根據(jù)信道質(zhì)量的評估設(shè)置諧波濾波器的參數(shù)，提升信號接收和發(fā)送的效率。在本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)中，現(xiàn)場可編程門陣列器件主要完成的功能是下變頻、濾波、上變頻、控制自動增益控制器的放大系數(shù)、進(jìn)行信道質(zhì)量評估等。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，現(xiàn)場可編程門陣列器件可以采用Altera公司的FPGA-EP3C40F484。為了提高本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)的靈敏度，模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以采用16bit的ADC-AD9269，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器功耗為200mW。如圖2所示，為了實(shí)現(xiàn)自動增益控制器對信號進(jìn)行增益控制的功能，將衰減器、低噪聲放大器和功率放大器依次串聯(lián)連接而組成自動增益控制器，它能夠保證在有大信號干擾的環(huán)境下能夠正常工作，此時衰減器對輸入的高頻信號進(jìn)行衰減，低噪聲放大器對衰減器輸出的信號進(jìn)行放大，功率放大器對低噪聲放大器輸出的信號進(jìn)行進(jìn)一步放大。優(yōu)選地，低噪聲放大器的型號為3SK131，功率放大器的型號為LMH6703。本發(fā)明還提出了一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，該高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，基于本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)，包括接收射頻信號的方法和發(fā)送射頻信號的方法，其中，接收射頻信號的方法包括以下步驟:當(dāng)需要接收高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除接收到的射頻信號中的諧波(現(xiàn)場可編程門陣列器件控制諧波濾波器的截止頻率等參數(shù))，并輸出高頻信號至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理。當(dāng)需要接收甚高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除接收到的射頻信號中的諧波(現(xiàn)場可編程門陣列器件控制諧波濾波器的截止頻率等參數(shù))，并輸出甚高頻信號至第一混頻器進(jìn)行混頻處理；混頻后的信號經(jīng)低通濾波器處理后得到高頻信號，將此路高頻信號輸出至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理。在上述接收 高頻信號或甚高頻信號的過程中，自動增益控制器用于保證待檢測的信號在IOOdBm的范圍內(nèi)能夠平穩(wěn)工作，提高本發(fā)明檢測信號的靈敏度。自動增益控制器由衰減器、低噪聲放大器3SK131和功率放大器LMH6703依次串聯(lián)連接而組成，它能夠保證在有大信號干擾的環(huán)境下能夠正常工作，此時衰減器對輸入的高頻信號進(jìn)行衰減，低噪聲放大器對衰減器輸出的信號進(jìn)行放大，功率放大器對低噪聲放大器輸出的信號進(jìn)行進(jìn)一步放大。為了提升接收信號的效果，在上述接收高頻信號或甚高頻信號的過程中，可以進(jìn)行如下下變頻處理:將模數(shù)轉(zhuǎn)換后生成的數(shù)字信號(速率為72M)與直接數(shù)字頻率合成器(DDS)產(chǎn)生的數(shù)字信號進(jìn)行混頻處理，實(shí)現(xiàn)短波信號的載波搬移，信號在經(jīng)過混頻處理后，還要經(jīng)低通濾波器、抽取濾波器和可調(diào)帶寬濾波器組進(jìn)行濾波處理，此時通過調(diào)試混頻幅度和低通濾波器參數(shù)，就可以調(diào)控自動增益控制器的放大系數(shù)。另外，上述直接數(shù)字頻率合成器采用查表查詢方法產(chǎn)生信號，其產(chǎn)生載波的正余弦信號的頻率精度能達(dá)到0.0168Hz，最終能使短波的信號(對應(yīng)本發(fā)明的高頻信號或甚高頻信號)發(fā)生載波搬移。發(fā)送射頻信號的方法包括以下步驟:當(dāng)需要發(fā)送高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號(即數(shù)字高頻信號)至第二通路開關(guān)(在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字基帶信號進(jìn)行內(nèi)插、濾波后，產(chǎn)生高頻信號)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波(現(xiàn)場可編程門陣列器件控制諧波濾波器的截止頻率等參數(shù))，并通過天線發(fā)送出射頻信號。當(dāng)需要發(fā)送甚高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號(即數(shù)字高頻信號)至第二混頻器(在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字基帶信號進(jìn)行內(nèi)插、濾波后，產(chǎn)生高頻信號)；第二混頻器對高頻信號進(jìn)行混頻處理，將混頻得到的甚高頻信號輸出至帶通濾波器；帶通濾波器甚高頻 信號進(jìn)行濾波并輸出至第二通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路甚高頻信號，將此路甚高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路甚高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波(現(xiàn)場可編程門陣列器件控制諧波濾波器的截止頻率等參數(shù))，并通過天線發(fā)送出射頻信號。在本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法中，基于高頻與甚高頻信道的差異性，可以利用信道探測器對信道(高頻或甚高頻信道)進(jìn)行探測，并將探測結(jié)果輸入至現(xiàn)場可編程門陣列器件中，現(xiàn)場可編程門陣列器件根據(jù)探測結(jié)果設(shè)定工作帶寬(即現(xiàn)場可編程門陣列器件接收或發(fā)射信號時使用的帶寬)和自動增益控制器的門限，信道質(zhì)量越好，設(shè)置的工作帶寬就越大，例如可以根據(jù)情況將工作帶寬設(shè)置為3kHz、6kHz、24kHz等，當(dāng)信道質(zhì)量好的條件下，對于甚高頻信號，現(xiàn)場可編程門陣列器件的工作帶寬可大于24kHz。另外，當(dāng)工作帶寬由窄帶變?yōu)閷拵r，為了區(qū)分有用信號和干擾信號，需提前進(jìn)行信道探測，以便于自動增益控制器的門限設(shè)置及工作帶寬的設(shè)置，由上可知，使用信道探測器可以提高信號傳輸質(zhì)量。信道探測器使用的探測方法是非相干能量檢測，具體檢測方法如下:將信道探測器檢測到的時域信號經(jīng)過FFT轉(zhuǎn)換為頻域信號，然后在設(shè)定的頻帶范圍(即待檢測帶寬)內(nèi)對頻域信號求模平方和即可得到能量累計值；如果能量累計值高于設(shè)定的信號門限值，則說明有信號存在，如果能量累計值低于設(shè)定的噪聲門限值，則說明僅有噪聲。對于大信號的檢測，則需要較大的待檢測帶寬；對于小信號的檢測，就需要改變中心頻率并減小待檢測帶寬，從而實(shí)現(xiàn)更細(xì)微的信道探測。對于有限的高頻信道帶寬，當(dāng)存在大信號時，在檢測時可能會使小信號發(fā)生漏檢；為了避免發(fā)生漏檢，可以減小待檢測帶寬，例如在IM的待檢測帶寬內(nèi)檢測到大于一定門限值的信號時，將待檢測帶寬設(shè)為500kHz或更低。為實(shí)現(xiàn)該功能，可通過調(diào)節(jié)可調(diào)帶寬濾波器組的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。為了提高第一混頻器和第二混頻器的混頻處理能力，由現(xiàn)場可編程門陣列器件向第一混頻器和第二混頻器提供高精度的時鐘信號，并控制第一混頻器和第二混頻器的頻率偏移；在此基礎(chǔ)上，第一混頻器將甚高頻信號轉(zhuǎn)換為高頻信號，便于采用射頻直接數(shù)字化技術(shù)。(射頻直接數(shù)字化技術(shù)目前只能在高頻頻段實(shí)現(xiàn))。另外，在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下，還可以對混頻器(第一混頻器和第二混頻器)的混頻中心頻率進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對更高頻率信號的收發(fā)。本發(fā)明將高頻(HF:1.6MHz 30MHz)與部分甚高頻(VHF:30MHz 60MHz)的工作頻段集成于一個硬件平臺來處理，大大減小了本發(fā)明的高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)的體積和重量，從而使背負(fù)或手持成為可能；其次，可以根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的不同(如話音信號、普通數(shù)據(jù)信號、視頻剪輯信號、圖像數(shù)據(jù)信號等)對現(xiàn)場可編程門陣列器件的工作帶寬進(jìn)行自動調(diào)節(jié)處理，現(xiàn)場可編程門陣列器件的工作帶寬可設(shè)定為3kHz、6kHz、24kHz等；還可以利用非相干能量檢測技術(shù)對高頻及甚高頻的信道進(jìn)行實(shí)時探測，實(shí)現(xiàn)IOOdB的動態(tài)變化范圍的信號探測，從而靈活設(shè)置現(xiàn)場可編程門陣列器件的工作帶寬，提高信號接收和發(fā)送的能力。顯然，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)，其特征在于，包括:諧波濾波器、與諧波濾波器連接的第一混頻器、與第一混頻器連接的低通濾波器、分別連接諧波濾波器和低通濾波器的第一通路開關(guān)、與第一通路開關(guān)連接的自動增益控制器、與自動增益控制器連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接的現(xiàn)場可編程門陣列器件、與現(xiàn)場可編程門陣列器件連接的第二混頻器、與第二混頻器連接的帶通濾波器、分別連接帶通濾波器和現(xiàn)場可編程門陣列器件的第二通路開關(guān)以及分別連接第二通路開關(guān)和諧波濾波器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 其中，第一通路開關(guān)，用于在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下選擇兩路輸入信號中的一路信號輸出；第二通路開關(guān)，用于在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下選擇兩路輸入信號中的一路信號輸出；現(xiàn)場可編程門陣列器件，用于設(shè)置諧波濾波器的截止頻率，并用于控制第一混頻器和第二混頻器的頻率偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括:用于探測信道并將探測結(jié)果輸入至現(xiàn)場可編程門陣列器件中的信道探測器； 所述現(xiàn)場可編程門陣列器件用于根據(jù)信道探測器的探測結(jié)果確定工作帶寬。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述自動增益控制器由衰減器、低噪聲放大器和功率放大器依次串聯(lián)連接而組成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場可編程門陣列器件用于控制自動增益控制器的放大系數(shù)。
5.一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，基于權(quán)利要求1所述的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)，其特征在于，包括接收射頻信號的方法和發(fā)送射頻信號的方法，其中，接收射頻信號的方法包括以下步驟: 當(dāng)需要接收高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除接收到的射頻信號中的諧波，并輸出高頻信號至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信`號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理； 當(dāng)需要接收甚高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除接收到的射頻信號中的諧波，并輸出甚高頻信號至第一混頻器進(jìn)行混頻處理；混頻后的信號經(jīng)低通濾波器處理后得到高頻信號，將此路高頻信號輸出至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理； 發(fā)送射頻信號的方法包括以下步驟: 當(dāng)需要發(fā)送高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號至第二通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波，并通過天線發(fā)送出射頻信號；當(dāng)需要發(fā)送甚高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號至第二混頻器；第二混頻器對高頻信號進(jìn)行混頻處理，將混頻得到的甚高頻信號輸出至帶通濾波器；帶通濾波器甚高頻信號進(jìn)行濾波并輸出至第二通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路甚高頻信號，將此路甚高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路甚高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波，并通過天線發(fā)送出射頻信號。
6.一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，其特征在于，包括接收射頻信號的方法和發(fā)送射頻信號的方法，其中，接收射頻信號的方法包括以下步驟: 當(dāng)需要接收高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除接收到的射頻信號中的諧波，并輸出高頻信號至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理； 當(dāng)需要接收甚高頻信號時，從天線接收射頻信號后，諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾 除接收到的射頻信號中的諧波，并輸出甚高頻信號至第一混頻器進(jìn)行混頻處理；混頻后的信號經(jīng)低通濾波器處理后得到高頻信號，將此路高頻信號輸出至第一通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第一通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至自動增益控制器；自動增益控制器控制高頻信號的增益并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出至現(xiàn)場可編程門陣列器件中；在現(xiàn)場可編程門陣列器件中對數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、混頻和濾波處理； 發(fā)送射頻信號的方法包括以下步驟: 當(dāng)需要發(fā)送高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號至第二通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路高頻信號，將此路高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波，并通過天線發(fā)送出射頻信號； 當(dāng)需要發(fā)送甚高頻信號時，現(xiàn)場可編程門陣列器件輸出高頻信號至第二混頻器；第二混頻器對高頻信號進(jìn)行混頻處理，將混頻得到的甚高頻信號輸出至帶通濾波器；帶通濾波器甚高頻信號進(jìn)行濾波并輸出至第二通路開關(guān)；現(xiàn)場可編程門陣列器件控制第二通路開關(guān)選擇此路甚高頻信號，將此路甚高頻信號輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器對此路甚高頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的模擬信號輸出至諧波濾波器中；諧波濾波器在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制下濾除模擬信號中的諧波，并通過天線發(fā)送出射頻信號。
7.如權(quán)利要求6所述的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，其特征在于，還包括以下步驟:在發(fā)送信號或接收信號前，利用信道探測器對信道進(jìn)行探測，并將探測結(jié)果輸入至現(xiàn)場可編程門陣列器件中，現(xiàn)場可編程門陣列器件根據(jù)探測結(jié)果設(shè)定工作帶寬；工作帶寬為現(xiàn)場可編程門陣列器件接收信號或發(fā)射信號時使用的帶寬。
8.如權(quán)利要求6所述的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，其特征在于，位于自動增益控制器中的衰減器對輸入的高頻信號進(jìn)行衰減，位于自動增益控制器中的低噪聲放大器對衰減器輸出的信號進(jìn)行放大，位于自動增益控制器中的功率放大器對低噪聲放大器輸出的信號進(jìn)行進(jìn)一步放大。
9.如權(quán)利要求6所述的一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理方法，其特征在于，所述現(xiàn)場可編程門陣列器件向第一混頻器和第二混頻器提供時鐘信號，并控制第一混頻器和第二混頻器的頻率偏移?！?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)及處理方法，該高頻與甚高頻的寬帶信號處理系統(tǒng)包括諧波濾波器、與諧波濾波器連接的第一混頻器、與第一混頻器連接的低通濾波器、分別連接諧波濾波器和低通濾波器的第一通路開關(guān)、與第一通路開關(guān)連接的自動增益控制器、與自動增益控制器連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接的現(xiàn)場可編程門陣列器件、與現(xiàn)場可編程門陣列器件連接的第二混頻器、與第二混頻器連接的帶通濾波器、分別連接帶通濾波器和現(xiàn)場可編程門陣列器件的第二通路開關(guān)、分別連接第二通路開關(guān)和諧波濾波器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及信道探測器。本發(fā)明的有益效果為更加小型化、集成化，并且降低功耗。
文檔編號H04B1/40GK103248390SQ20131015946
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者李林峰, 周勇敢, 楊勇, 牛磊, 劉娜 申請人:西安烽火電子科技有限責(zé)任公司