專利名稱：基于正交檢波器的短波模擬接收機升級改造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線電接收機的升級改造方法，特別涉及一種基于正交檢波器的短波模擬 接收機升級改造方法。
(二)
背景技術：
在短波接收設備當中，模擬制式的接收機(以下簡稱"模擬機")在包括軍隊、各級無 委、航海、授時、氣象、廣播等在內的各相關部門當中仍然具有很大的擁有量。這部分模擬 機，完全基于硬件實現，功能單一，面對現代通信技術不斷發(fā)展所提出的種種挑戰(zhàn)(更加復雜 惡劣的信道環(huán)境，層出不窮的新的編碼調制方式等)，顯得力不從心。而且，因為更新換代的 周期、資金等各種因素的制約，又不太可能在短時間內完全淘汰下來。所以，如何因地制宜對 它們進行改造，使其適應形勢發(fā)展，具有非常現實的意義。
軟件無線電技術近年來迅速發(fā)展，具有可擴展性強，靈活通用等特點，代表了無線電技術 的發(fā)展方向。對傳統的模擬機進行數字化改造，引入軟件無線電技術，能大幅度提高其性能， 使其跟上技術發(fā)展的步伐。
為從來自模擬機的中頻信號當中提取出個人電腦聲卡能夠處理的頻率較低的"基帶"信 號，傳統的混頻方法是本機振蕩器產生等于中頻信號載頻的本振輸出，經過移相器之后變換為相位差為90度的兩路正交信號，分別與中頻信號混頻，產生"和頻"與"差頻"輸出。經過 低通濾波器過慮掉"和頻"分量之后，"差頻"成分即為所需的兩路"基帶"信號。雖然能實 現"基帶"信號提取，但是該方法電路結構復雜，調試困難，由于混頻器非線性效應產生的諧 波成分豐富，損耗大，因而應用受限。
(三)

發(fā)明內容
為克服現有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種基于正交檢波器的短波模擬接收機升級改造方法。
一種基于正交檢波器的短波模擬接收機升級改造方法，利用正交檢波器和帶有聲卡的個人 電腦組成應用軟件無線電技術的硬件平臺，其特征在于，將短波模擬接收機的中頻輸出端與正 交檢波器的輸入端連接；正交檢波器的輸出端與個人電腦的聲卡線性輸入端連接，信號進入聲 卡采樣后，即可借助個人電腦進行頻譜顯示、數字濾波、解調、消噪等一系列操作，實現對短 波模擬接收機的升級改造。
一種用于上述方法的正交檢波器，包括振蕩器、脈沖產生電路、雙路模擬開關、雙電壓跟 隨器、雙積分器、雙反相比例放大器，脈沖產生電路由D類觸發(fā)器和邏輯電路組成，其特征 在于，振蕩器和脈沖產生電路相連接，脈沖產生電路的邏輯電路輸出端分別連接到雙路模擬開 關的控制端，雙路模擬開關的輸出端分別連接到雙電壓跟隨器的輸入端，雙電壓跟隨器輸出端 分別連接至雙積分器，雙積分器后面各自連接有雙反相比例放大器，雙反相比例放大器輸出端 分別連接輸出耦合電路。本發(fā)明中的正交檢波器工作過程為振蕩器產生4倍于中頻頻率的時鐘頻率，經脈沖產生電路由其邏輯電路輸出兩路采樣脈沖(見圖2中的采樣脈沖4、 5)，脈沖寬度為T，周期為 To，且To-4T (其中T為時鐘周期，To為中頻周期。)，且兩路采樣脈沖的相位相差90度，分 別控制雙路模擬開關的"閉合"和"斷開"(高電平為"閉合"，低電平為"斷開")。兩模 擬開關的輸入端接收由模擬接收機耦合饋送過來的中頻信號，由兩模擬開關的輸出端與兩電壓 跟隨器連接后進行阻抗變換，再進入兩積分器，即可"提取"出聲卡能夠處理的低頻"基帶" 信號。個人電腦的聲卡是一個包含模/數、數/模轉換、數字信號處理芯片的完整的硬件系統， 用以對"基帶"信號進行處理。聲卡的線性輸入口 (Line In)接收雙路(R聲道和L聲道)立 體聲信號，在本發(fā)明中，對應接收使用各種軟件無線電技術所需的兩路正交信號(I路和Q 路)。l路和Q路"基帶"信號進入聲卡采樣后，即可運用處理正交"基帶"信號的算法進行 運算處理，完成頻譜顯示、數字濾波、解調、消噪等一系列操作。本發(fā)明由正交檢波器"提取"出"基帶"信號的原理如下設來自模擬機的中頻信號為 未經調制的純載波，即為圖2中周期為To的正弦電壓信號6。它通過雙路模擬開關耦合至雙積 分器，則每路開關可以允許T時間內的正弦信號6通過。經過T時間后，雙路模擬開關閉合， 雙積分器上積分獲得T時間內正弦信號的電壓平均值，并維持該電壓值至下一雙路模擬開關的 開啟時刻。因為采樣脈沖周期等于正弦信號周期，可知每次雙積分器上獲得的電壓平均值相 等，即雙積分器的兩路輸出電壓恒定。如果保持兩采樣脈沖寬度T、周期To不變，改變正弦信 號周期使其等于To+AT，則雙積分器上的輸出電壓不再為恒定值，而是隨AT變化。從頻域分 析，通信系統中，"基帶"信號調制載波之后產生以載波為中心頻率的頻譜，即對應時域中的 周期增量AT，由此可見雙積分器的作用正是從中頻信號當中提取出"基帶"信號。同時，由于 兩路采樣脈沖4、 5剛好相差中頻頻率的1/4周期，即相位相差90度，雙積分器10提取的 "基帶"信號也相應為相位差為90度的兩路信號，即I路和Q路，分別被送入個人電腦的聲 卡線性輸入端?；谡粰z波器的升級改造方法較之基于正交混頻器的升級改造方法，有益效果如下-1. 使用相位相差90度的采樣脈沖進行"異步"采樣，避免了正交混頻器進行"同歩"混 頻所要求的本振信號移相電路；使用雙積分器提取"基帶"信號，省去了混頻器及其偏執(zhí)電 路，所以，電路結構大大簡化；2. 作為一種"數字式"檢波器，較之模擬式混頻器，調試過程大大簡化，不需要調試就可 以接入系統發(fā)揮作用；3. 混頻器的輸出包含"和頻"、"差頻"和各種諧波分量及其和、差分量，其中僅"差 頻"分量有效，則保守的損耗大于6dB;正交檢波器只輸出"差頻"分量，則轉換損耗很小， 不考慮器件損耗可達0.9dB;4. 由于不用考慮混頻器的非線性效應，正交檢波器的動態(tài)范圍大，失真小，可以接入各種 類型的模擬機，應用范圍廣泛。5. 整個系統平臺新穎、簡單、靈活、調試便捷。由于個人電腦的迅速普及，用戶可以在 幾乎不增加任何額外硬件投資的基礎上實現模擬機的升級改造。

圖1是本發(fā)明改造方法的示意圖，圖2是正交檢波器采樣脈沖時序及采樣原理圖，圖3是本發(fā)明正交檢波器實施例電路圖。其中l(wèi).正交檢波器，2.模擬接收機，3.個人電腦(包含聲卡)，4、 5.采樣脈沖，6.中 頻信號，7.振蕩器，8.脈沖產生電路，9.雙路模擬開關，IO.雙積分器，11、 15、 16、 19、 21、 24、 27、 28、 29、 34、 42、 43、 50、 51、 52、 53、 57、 58、 60.電容，12、 13、 18、 20、 30、 31、 35、 40、 41、 44、 45、 46、 47.電阻，14.晶體，17.三極管，22、 23. D類觸 發(fā)器，25、 26.邏輯電路，32.模擬接收機輸出接頭，33.中頻變壓器，36、 37.雙路模擬開 關，38、 39.雙電壓跟隨器，48、 49.雙反相比例放大器，54、 55.音頻變壓器，56.雙路接 口， 59三端穩(wěn)壓集成塊，61.來自模擬接收機的中頻輸出信號，62.經正交檢波器提取之后的 "基帶"信號。 具體實施方式
實施例本發(fā)明改造方法的實施例如圖1所示，短波模擬接收機2的中頻輸出端與正交檢波器1 的輸入端連接；正交檢波器1的輸出端與個人電腦3的聲卡線性輸入端連接，信號進入聲卡 采樣后，即可借助個人電腦3進行頻譜顯示、數字濾波、解調、消噪等一系列操作，實現對短 波模擬接收機2的升級改造。本發(fā)明中正交檢波器的實施例如圖3所示，包括振蕩器7、脈沖產生電路8、雙路模擬開 關9、雙電壓跟隨器38、 39、雙積分器IO、雙反相比例放大器48、 49,脈沖產生電路8由 D類觸發(fā)器22、 23和邏輯電路"和"門25、 26組成，振蕩器7和脈沖產生電路8相連接， 脈沖產生電路8的邏輯電路"和"門25、 26輸出端分別連接到雙路模擬開關9的控制端，雙 路模擬開關9的輸出端分別連接到雙電壓跟隨器38、 39的輸入端，雙電壓跟隨器38、 39輸 出端分別連接至雙積分器10,雙積分器10后面各自連接有雙反相比例放大器48、 49，雙反 相比例放大器48、 49輸出端連接輸出耦合電路。其中電容n、 15、 16、 19，電阻12、 13、 18、 20，三極管17,晶體14組成晶體振 蕩電路，產生4倍于中頻頻率的時鐘頻率，經電容21耦合至D類觸發(fā)器22、 23，"和"門 25、 26組成的脈沖產生電路8，產生控制脈沖；雙路模擬開關9包括分離的兩個模擬開關 36、 37，脈沖產生電路8所產生的控制脈沖控制模擬開關36、 37的狀態(tài)(高電平為"閉 合"，低電平為"斷開")。模擬開關36、 37的輸入端接收由模擬接收機輸出接頭32、中頻 變壓器33、電容34、電阻35組成的耦合網絡從模擬機耦合過來的中頻信號。模擬開關36、 37的輸出端與高速運算放大器組成的電壓跟隨器38、 39連接，進行阻抗變換，再進入由電阻 40、 41，電容42、 43組成的積分器。由電容42、 43提取的"基帶"信號I路和Q路經由電阻44、 45、 46、 47，運放48、 49 組成的反相比例放大電路，由電容52、 53和音頻變壓器54、 55耦合到個人電腦聲卡線性輸 入端R、 L接口。電容57、 58、 60和三端穩(wěn)壓集成塊59組成穩(wěn)壓電路為整個正交檢波器1提供5V電源。電容24、 27、 28、 29、 50、 51，電阻30、 31，組成偏置網絡以及高頻旁路電路。
權利要求
1.一種基于正交檢波器的短波模擬接收機升級改造方法，利用正交檢波器和帶有聲卡的個人電腦組成應用軟件無線電技術的硬件平臺，其特征在于，將短波模擬接收機的中頻輸出端與正交檢波器的輸入端連接；正交檢波器的輸出端與個人電腦的聲卡線性輸入端連接，信號進入聲卡采樣后，即可借助個人電腦進行頻譜顯示、數字濾波、解調、消噪等一系列操作，實現對短波模擬接收機的升級改造。
2. —種實施權利要求1所述方法的正交檢波器，包括振蕩器、脈沖產生電路、雙路模擬 開關、雙電壓跟隨器、雙積分器、雙反相比例放大器，脈沖產生電路由D類觸發(fā)器和邏輯電 路組成，其特征在于，振蕩器和脈沖產生電路相連接，脈沖產生電路的邏輯電路輸出端分別連 接到雙路模擬開關的控制端，雙路模擬開關的輸出端分別連接到雙電壓跟隨器的輸入端，雙電 壓跟隨器輸出端分別連接至雙積分器，雙積分器后面各自連接有雙反相比例放大器，雙反相比 例放大器輸出端分別連接輸出耦合電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種短波模擬接收機的升級改造方法，利用正交檢波器和含有聲卡的個人電腦組成應用軟件無線電技術的硬件平臺，其中，短波模擬接收機的中頻輸出端與正交檢波器的輸入端連接，正交檢波器的輸出端與個人電腦聲卡的線性輸入端連接。該系統具有新穎、簡單、靈活，調試便捷等特點，使傳統的模擬接收機升級成為能夠運用軟件無線電技術的新型接收機，從而大幅度提升性能。
文檔編號H04B1/10GK101272156SQ200810014368
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月10日 優(yōu)先權日2008年3月10日
發(fā)明者康 李, 林異株 申請人:山東大學