專(zhuān)利名稱(chēng)：基于北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)跳頻同步控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及戰(zhàn)術(shù)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的跳頻同步控制裝置，適用于在無(wú)中心基站的情況下，為軍用跳頻無(wú)線(xiàn)電臺(tái)提供快速，穩(wěn)定的同步控制應(yīng)用。
背景技術(shù)：
軍用戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)的跳頻技術(shù)對(duì)于保密通信和電子對(duì)抗都具有很大的意義，但是跳頻的同步技術(shù)卻制約了該技術(shù)的發(fā)展。目前跳頻電臺(tái)常用的自同步法，字頭同步法等多占用了頻率資源，而且還會(huì)引發(fā)跳頻圖案周期和跳頻頻率數(shù)之間的矛盾，從而使得整體方案的設(shè)計(jì)變得困難。而利用參考時(shí)鐘法來(lái)達(dá)到跳頻的同步則較為簡(jiǎn)單，但是卻需要中心基站來(lái) 發(fā)布全網(wǎng)參考時(shí)鐘，從而極大的降低了跳頻通信網(wǎng)的抗毀性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處，而提供一種實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，較為可靠的跳頻同步裝置。本實(shí)用新型的基本方法是利用北斗衛(wèi)星天基授時(shí)，參考時(shí)鐘法為全網(wǎng)電臺(tái)提供同步時(shí)鐘。由于本實(shí)用新型采用的是北斗衛(wèi)星單向授時(shí)方式，利用北斗授時(shí)系統(tǒng)為全網(wǎng)提供一個(gè)高精度的，可靠的參考時(shí)鐘源，實(shí)現(xiàn)跳頻同步。本實(shí)用新型還具有隱蔽性好，初始同步時(shí)間和遲入網(wǎng)同步時(shí)間短，同步保持時(shí)間長(zhǎng)，同步可靠等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)跳頻同步控制裝置，包括A/D2、中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3、跳頻指令發(fā)生器5和DDS 6，其特征在于還包括北斗衛(wèi)星射頻模塊I和數(shù)據(jù)處理單元4 ;所述北斗衛(wèi)星射頻模塊I接收將北斗衛(wèi)星發(fā)送的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為Odbm的中頻模擬信號(hào)，傳給A/D2，以變成數(shù)字信號(hào)；中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3將從A/D2發(fā)送來(lái)的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行衛(wèi)星波束信號(hào)的解擴(kuò)、解調(diào)和同步，并將得到的解調(diào)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的幀同步信號(hào)，通過(guò)地址總線(xiàn)和數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳送給數(shù)據(jù)處理單元4 ;數(shù)據(jù)處理單元4根據(jù)中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3提供的解調(diào)數(shù)據(jù)，完成衛(wèi)星信號(hào)的維特比譯碼，校驗(yàn)和數(shù)據(jù)拼裝，計(jì)算衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的平滑濾波和最優(yōu)估計(jì)，并進(jìn)一步計(jì)算出電波的電離層校正、電波的延時(shí)和多普勒校正，并最終將TOD時(shí)間信息輸出給跳頻指令發(fā)生器5 ;跳頻指令發(fā)生器5根據(jù)數(shù)字處理單元)提供的基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，結(jié)合本地坐標(biāo)，根據(jù)球面相交算法，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息(TOD)，并以TOD為基礎(chǔ)，給出精度小于IOOns的IPPS (秒脈沖信號(hào))，然后將這些時(shí)鐘信號(hào)輸出至電臺(tái)的跳頻指令發(fā)生器5，作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；跳頻指令發(fā)生器5以這些標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)為基礎(chǔ)，產(chǎn)生跳頻指令，對(duì)DDS (直接數(shù)字頻率合成器)進(jìn)行控制。其中，所述北斗衛(wèi)星射頻模塊I包括第一級(jí)低噪放7-1、第二級(jí)低噪放7-2、介質(zhì)濾波器8、混頻器9、第一級(jí)中頻放大器10-1、第二級(jí)中頻放大10-2、第一級(jí)LC濾波器11-1、第二級(jí)LC濾波器11-2、本地時(shí)鐘12、頻率綜合器13和AGC 14 ;第一級(jí)低噪放7_1將接收的2491. 75MHz的北斗衛(wèi)星射頻信號(hào)放大后，經(jīng)介質(zhì)濾波器8濾波，再利用第二級(jí)低噪放7_2進(jìn)行第二次放大；同時(shí)本地時(shí)鐘12經(jīng)過(guò)頻率綜合器13得到70. 15MHz的信號(hào)，然后將第二級(jí)低噪放7-2輸出的信號(hào)和頻率綜合器13的輸出信號(hào)，利用混頻器9進(jìn)行混頻，混頻后的信號(hào)在依次經(jīng)過(guò)第一級(jí)中頻放大器10-1、第一級(jí)LC濾波器11-1、第二級(jí)中頻放大器10-2和第二級(jí)LC濾波器11-2放大濾波后，得到70. 15MHz的中頻信號(hào)，再送至AGC 14將信號(hào)增益穩(wěn)定至Odbm后，送至A/D2。其中，所述數(shù)據(jù)處理單元4包括數(shù)據(jù)緩存模塊15、譯碼計(jì)算模塊16、本地坐標(biāo)信息存儲(chǔ)器17、時(shí)基計(jì)算18和相位檢測(cè)模塊19 ;所述數(shù)據(jù)緩存模塊15將從中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，然后交付譯碼計(jì)算模塊16以完成北斗衛(wèi)星信號(hào)的譯碼、校驗(yàn)和拼裝，然后結(jié)合本地坐標(biāo)信息存儲(chǔ)器17提供的本地坐標(biāo)信息，用時(shí)基計(jì)算模塊18計(jì)算出時(shí)基信息；另外，數(shù)據(jù)緩存模塊15的數(shù)據(jù)還需要提·供給相位檢測(cè)模塊19，然后將檢測(cè)的相位信息和時(shí)基計(jì)算的結(jié)果提供給定時(shí)合成模塊20，以完成定時(shí)信號(hào)輸出。本實(shí)用新型相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)I.本實(shí)用新型所采用的衛(wèi)星授時(shí)來(lái)自于我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，安全性高于美方的GPS系統(tǒng)；2.本實(shí)用新型采用的被動(dòng)單向授時(shí)，無(wú)需向北斗衛(wèi)星和北斗地面站發(fā)送信息，因此具有良好的隱蔽性；3.本實(shí)用新型利用北斗衛(wèi)星授時(shí)，為組網(wǎng)跳頻戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)提供了統(tǒng)一的，高精度時(shí)基標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行同步控制時(shí)，無(wú)需電臺(tái)之間發(fā)送同步字頭，也無(wú)需電臺(tái)之間額外開(kāi)辟頻率發(fā)送同步信號(hào)，因此增加了信道的利用率，還降低了電臺(tái)的設(shè)計(jì)難度；4.本實(shí)用新型利用衛(wèi)星授時(shí)，為電臺(tái)提供高精度時(shí)基信號(hào)，使得電臺(tái)初始同步時(shí)間和遲入網(wǎng)同步時(shí)間短，同步保持時(shí)間長(zhǎng)，同步可靠；

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的電原理方框圖。圖2是本實(shí)用新型射頻模塊的電原理方框圖。圖3是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)處理模塊的電原理方框圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI至圖3，本實(shí)用新型包括北斗衛(wèi)星射頻模塊1，數(shù)字中頻處理模塊3，數(shù)據(jù)處理單元4，跳頻指令發(fā)生器5，如圖I所示。圖I為本實(shí)用新型實(shí)施的電原理方框圖。其中射頻模塊I是將北斗衛(wèi)星發(fā)布的廣播信號(hào)截獲，并將其下變頻至中頻后，由A/D 2將模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號(hào)，提供給中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3，以進(jìn)行初步解調(diào)，提取出衛(wèi)星廣播的基本幀數(shù)據(jù)。然后這些幀數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)數(shù)字總線(xiàn)傳送給數(shù)據(jù)處理單元4，由該單元完成衛(wèi)星廣播數(shù)據(jù)的譯碼，校驗(yàn)，數(shù)據(jù)拼裝，并進(jìn)一步完成電波時(shí)延計(jì)算，多普勒修正等計(jì)算，并輸出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息和高精度的秒脈沖信號(hào)。實(shí)例中的射頻模塊I由分立元件組成，中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3采用美國(guó)Altera公司生產(chǎn)的CycloneII型FPGA制作，數(shù)據(jù)處理單元4采用中國(guó)無(wú)錫德斯普公司的SB3500制作。所述北斗衛(wèi)星射頻模塊包括第一級(jí)低噪放7-1、第二級(jí)低噪放7-2、介質(zhì)濾波器8、混頻器9、第一級(jí)中頻放大器10-1、第二級(jí)中頻放大10-2、第一級(jí)LC濾波器11-1、第二級(jí)LC濾波器11-2、本地時(shí)鐘12、頻率綜合器13和AGC 14，如圖2所示。圖2是本實(shí)用新型射頻模塊的電原理方框圖。模塊輸入端口為北斗授時(shí)天線(xiàn)，將2491. 75MHz的北斗衛(wèi)星射頻信號(hào)通過(guò)第一級(jí)低噪放7-1作放大后，經(jīng)介質(zhì)濾波器8濾波后，再次利用第二級(jí)低噪放7-2放大。同時(shí)本地時(shí)鐘12經(jīng)過(guò)頻率綜合器13得到70. 15MHz的信號(hào)，然后將第二級(jí)低噪放7_2輸出的信號(hào)和頻率綜合器13的輸出信號(hào)，利用混頻器9進(jìn)行混頻?；祛l后的信號(hào)在經(jīng)過(guò)第一級(jí)中頻放大器10-1，第一級(jí)LC帶通濾波器11-1，第二級(jí)中頻放大器10-2，第二級(jí)LC帶通濾波器11-2兩次放大濾波后，得到70. 15MHz的中頻信號(hào)，再送至AGC 14，將信號(hào)增益穩(wěn)定至Odbm后，送至A/D 2。實(shí)例中第一級(jí)低噪放7-1和第二級(jí)低噪放7_2為MGA8563，介質(zhì)濾波器8為DFC2491K系列，混頻器9采用Maxim公司的2682，第一級(jí)中頻放大器10_1和第二級(jí)中頻放大10-2采用的是AD公司的AD8354，頻率綜合器13采用的是AD公司的AD4360，AGC14則是有可變?cè)鲆娣糯笃鰽D8369和差分放大器AD8132組成。A/D 2的輸出給中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3，并由中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3利用軟件完成衛(wèi)星波速信號(hào)的解調(diào)。中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3的將解調(diào)后的數(shù)據(jù)通過(guò)總線(xiàn)輸出數(shù)字處理單元4。所述數(shù)字處理單元4會(huì)根據(jù)必要的算法，完成北斗衛(wèi)星信號(hào)的譯碼，校驗(yàn)，拼裝，并進(jìn)一步結(jié)合本地坐標(biāo)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息(TOD)，并給出精度小于IOOns的IPPS (秒 脈沖信號(hào))，然后將這些時(shí)鐘信號(hào)輸出至電臺(tái)的跳頻指令發(fā)生器5，供其對(duì)DDS (直接數(shù)字頻率合成器)進(jìn)行控制。本實(shí)用新型簡(jiǎn)要工作原理如下北斗衛(wèi)星射頻模塊I接收到北斗衛(wèi)星的廣播數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)第一級(jí)低噪放7-1，介質(zhì)濾波器8，第二級(jí)低噪放7-2兩級(jí)濾波放大后，下變頻至70. 15MHzz中頻后，再通過(guò)第一級(jí)中頻放大器10-1和第二級(jí)中頻放大10-2、第一級(jí)LC濾波器11-1和第二級(jí)LC濾波器11_2整形放大后，由AGC 14將信號(hào)增益穩(wěn)定在Odbm后，由中頻數(shù)字信號(hào)處理單元3對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后，再利用高效數(shù)據(jù)處理單元4計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息和高精度秒脈沖信號(hào)，提供給跳頻指令發(fā)生器5，進(jìn)行跳頻同步控制。
權(quán)利要求1.一種基于北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)跳頻同步控制裝置，包括A/D(2)、中頻數(shù)字信號(hào)處理單元(3)、跳頻指令發(fā)生器(5)和DDS(6)，其特征在于還包括北斗衛(wèi)星射頻模塊(I)和數(shù)據(jù)處理單元(4);所述北斗衛(wèi)星射頻模塊(I)接收將北斗衛(wèi)星發(fā)送的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為Odbm的中頻模擬信號(hào)，傳給A/D (2)，以變成數(shù)字信號(hào)；中頻數(shù)字信號(hào)處理單元(3)將從A/D(2)發(fā)送來(lái)的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行衛(wèi)星波束信號(hào)的解擴(kuò)、解調(diào)和同步，并將得到的解調(diào)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的幀同步信號(hào)，通過(guò)地址總線(xiàn)和數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳送給數(shù)據(jù)處理單元(4);數(shù)據(jù)處理單元⑷根據(jù)中頻數(shù)字信號(hào)處理單元(3)提供的解調(diào)數(shù)據(jù)，完成衛(wèi)星信號(hào)的維特比譯碼，校驗(yàn)和數(shù)據(jù)拼裝，計(jì)算衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的平滑濾波和最優(yōu)估計(jì)，并進(jìn)一步計(jì)算出電波的電離層校正、電波的延時(shí)和多普勒校正，并最終將TOD時(shí)間信息輸出給跳頻指令發(fā)生器(5);跳頻指令發(fā)生器(5)根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元(4)提供的基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，結(jié)合本地坐標(biāo)，根據(jù)球面相交算法，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，并以該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息為基礎(chǔ)，給出精度小于IOOns的秒脈沖信號(hào)，然后將這些時(shí)鐘信息輸出至電臺(tái)的跳頻指令發(fā)生器(5)，作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；跳頻指令發(fā)生器(5)以這些標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)為基礎(chǔ)，產(chǎn)生跳頻指令，對(duì)DDS進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)跳頻同步控制裝置，其特征在于所述北斗衛(wèi)星射頻模塊(I)包括第一級(jí)低噪放(7-1)、第二級(jí)低噪放(7-2)、介質(zhì)濾波器(8)、混頻器(9)、第一級(jí)中頻放大器(10-1)、第二級(jí)中頻放大器(10-2)、第一級(jí)LC濾波器(11-1)、第二級(jí)LC帶濾波器(11-2)、本地時(shí)鐘(12)、頻率綜合器(13) AGC (14);第一級(jí)低噪放(7-1)將接收的2491. 75MHz的北斗衛(wèi)星射頻信號(hào)放大后，經(jīng)介質(zhì)濾波器(8)濾波，再利用第二級(jí)低噪放(7-2)進(jìn)行第二次放大；同時(shí)本地時(shí)鐘(12)經(jīng)過(guò)頻率綜合器(13)得到70. 15MHz的信號(hào)，然后將第二級(jí)低噪放(7-2)輸出的信號(hào)和頻率綜合器(13)的輸出信號(hào)，利用混頻器(9)進(jìn)行混頻，混頻后的信號(hào)在依次經(jīng)過(guò)第一級(jí)中頻放大器(10-1)、第一級(jí)LC濾波器(11-1)、第二級(jí)中頻放大器(10-2)和第二級(jí)LC濾波器(11-2)放大濾波后，得到70. 15MHz的中頻信號(hào)，再送至AGC (14)將信號(hào)增益穩(wěn)定至Odbm后，送至A/D (2)；
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)跳頻同步控制裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理單元(4)包括數(shù)據(jù)緩存模塊(15)、譯碼計(jì)算模塊(16)、本地坐標(biāo)信息存儲(chǔ)器(17)、時(shí)基計(jì)算模塊(18)和相位檢測(cè)模塊(19);所述數(shù)據(jù)緩存模塊(15)將從中頻數(shù)字信號(hào)處理單元(3)傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，然后交付譯碼計(jì)算模塊(16)以完成北斗衛(wèi)星信號(hào)的譯碼、校驗(yàn)和拼裝，然后結(jié)合本地坐標(biāo)信息存儲(chǔ)器(17)提供的本地坐標(biāo)信息，用時(shí)基計(jì)算模塊(18)計(jì)算出時(shí)基信息；另外，數(shù)據(jù)緩存模塊(15)的數(shù)據(jù)還需要提供給相位檢測(cè)模塊(19)，然后將檢測(cè)的相位信息和時(shí)基計(jì)算的結(jié)果提供給定時(shí)合成模塊(20)，以完成定時(shí)信號(hào)輸出。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)跳頻同步控制裝置，包括A/D轉(zhuǎn)換器、中頻數(shù)字信號(hào)處理單元、跳頻指令發(fā)生器、DDS、北斗衛(wèi)星射頻模塊和數(shù)據(jù)處理單元。該實(shí)用新型涉及軍事通信領(lǐng)域中的跳頻通信技術(shù)中的同步技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)中的衛(wèi)星授時(shí)技術(shù)。它利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的單向授時(shí)方式，為電臺(tái)的接收方和發(fā)射方提供一個(gè)準(zhǔn)確而可靠的時(shí)鐘，并以此時(shí)鐘為時(shí)間參考，來(lái)實(shí)現(xiàn)接收方和發(fā)送方的跳頻圖案同步。該實(shí)用新型具有方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，同步保持時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，適用于無(wú)中心基站條件下的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的跳頻同步控制。
文檔編號(hào)H04B1/7156GK202798695SQ20122044492
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者肖永劍 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所