專利名稱：基于北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)的無線電臺跳頻同步控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及戰(zhàn)術無線電臺的跳頻同步控制裝置，適用于在無中心基站的情況下，為軍用跳頻無線電臺提供快速，穩(wěn)定的同步控制應用。
背景技術：
軍用戰(zhàn)術電臺的跳頻技術對于保密通信和電子對抗都具有很大的意義，但是跳頻的同步技術卻制約了該技術的發(fā)展。目前跳頻電臺常用的自同步法，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計變得困難。而利用參考時鐘法來達到跳頻的同步則較為簡單，但是卻需要中心基站來 發(fā)布全網(wǎng)參考時鐘，從而極大的降低了跳頻通信網(wǎng)的抗毀性。

實用新型內容本實用新型的目的在于避免上述背景技術中的不足之處，而提供一種實現(xiàn)簡單，較為可靠的跳頻同步裝置。本實用新型的基本方法是利用北斗衛(wèi)星天基授時，參考時鐘法為全網(wǎng)電臺提供同步時鐘。由于本實用新型采用的是北斗衛(wèi)星單向授時方式，利用北斗授時系統(tǒng)為全網(wǎng)提供一個高精度的，可靠的參考時鐘源，實現(xiàn)跳頻同步。本實用新型還具有隱蔽性好，初始同步時間和遲入網(wǎng)同步時間短，同步保持時間長，同步可靠等優(yōu)點。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種基于北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)的無線電臺跳頻同步控制裝置，包括A/D2、中頻數(shù)字信號處理單元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)送的無線信號，并將其轉換為Odbm的中頻模擬信號，傳給A/D2，以變成數(shù)字信號；中頻數(shù)字信號處理單元3將從A/D2發(fā)送來的數(shù)字中頻信號進行衛(wèi)星波束信號的解擴、解調和同步，并將得到的解調數(shù)據(jù)和衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的幀同步信號，通過地址總線和數(shù)據(jù)總線傳送給數(shù)據(jù)處理單元4 ;數(shù)據(jù)處理單元4根據(jù)中頻數(shù)字信號處理單元3提供的解調數(shù)據(jù)，完成衛(wèi)星信號的維特比譯碼，校驗和數(shù)據(jù)拼裝，計算衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的平滑濾波和最優(yōu)估計，并進一步計算出電波的電離層校正、電波的延時和多普勒校正，并最終將TOD時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)提供的基準時間信號，結合本地坐標，根據(jù)球面相交算法，計算出標準時間信息(TOD)，并以TOD為基礎，給出精度小于IOOns的IPPS (秒脈沖信號)，然后將這些時鐘信號輸出至電臺的跳頻指令發(fā)生器5，作為標準時鐘信號；跳頻指令發(fā)生器5以這些標準時鐘信號為基礎，產(chǎn)生跳頻指令，對DDS (直接數(shù)字頻率合成器)進行控制。其中，所述北斗衛(wèi)星射頻模塊I包括第一級低噪放7-1、第二級低噪放7-2、介質濾波器8、混頻器9、第一級中頻放大器10-1、第二級中頻放大10-2、第一級LC濾波器11-1、第二級LC濾波器11-2、本地時鐘12、頻率綜合器13和AGC 14 ;第一級低噪放7_1將接收的2491. 75MHz的北斗衛(wèi)星射頻信號放大后，經(jīng)介質濾波器8濾波，再利用第二級低噪放7_2進行第二次放大；同時本地時鐘12經(jīng)過頻率綜合器13得到70. 15MHz的信號，然后將第二級低噪放7-2輸出的信號和頻率綜合器13的輸出信號，利用混頻器9進行混頻，混頻后的信號在依次經(jīng)過第一級中頻放大器10-1、第一級LC濾波器11-1、第二級中頻放大器10-2和第二級LC濾波器11-2放大濾波后，得到70. 15MHz的中頻信號，再送至AGC 14將信號增益穩(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、譯碼計算模塊16、本地坐標信息存儲器17、時基計算18和相位檢測模塊19 ;所述數(shù)據(jù)緩存模塊15將從中頻數(shù)字信號處理單元3傳來的數(shù)據(jù)進行緩存，然后交付譯碼計算模塊16以完成北斗衛(wèi)星信號的譯碼、校驗和拼裝，然后結合本地坐標信息存儲器17提供的本地坐標信息，用時基計算模塊18計算出時基信息；另外，數(shù)據(jù)緩存模塊15的數(shù)據(jù)還需要提·供給相位檢測模塊19，然后將檢測的相位信息和時基計算的結果提供給定時合成模塊20，以完成定時信號輸出。本實用新型相比背景技術具有如下優(yōu)點I.本實用新型所采用的衛(wèi)星授時來自于我國具有完全自主知識產(chǎn)權的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，安全性高于美方的GPS系統(tǒng)；2.本實用新型采用的被動單向授時，無需向北斗衛(wèi)星和北斗地面站發(fā)送信息，因此具有良好的隱蔽性；3.本實用新型利用北斗衛(wèi)星授時，為組網(wǎng)跳頻戰(zhàn)術電臺提供了統(tǒng)一的，高精度時基標準，在進行同步控制時，無需電臺之間發(fā)送同步字頭，也無需電臺之間額外開辟頻率發(fā)送同步信號，因此增加了信道的利用率，還降低了電臺的設計難度；4.本實用新型利用衛(wèi)星授時，為電臺提供高精度時基信號，使得電臺初始同步時間和遲入網(wǎng)同步時間短，同步保持時間長，同步可靠；

圖I是本實用新型實施例的電原理方框圖。圖2是本實用新型射頻模塊的電原理方框圖。圖3是本實用新型數(shù)據(jù)處理模塊的電原理方框圖。
具體實施方式
參照圖I至圖3，本實用新型包括北斗衛(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為本實用新型實施的電原理方框圖。其中射頻模塊I是將北斗衛(wèi)星發(fā)布的廣播信號截獲，并將其下變頻至中頻后，由A/D 2將模擬中頻信號轉換成數(shù)字中頻信號，提供給中頻數(shù)字信號處理單元3，以進行初步解調，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)會通過數(shù)字總線傳送給數(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，數(shù)據(jù)拼裝，并進一步完成電波時延計算，多普勒修正等計算，并輸出標準時間信息和高精度的秒脈沖信號。實例中的射頻模塊I由分立元件組成，中頻數(shù)字信號處理單元3采用美國Altera公司生產(chǎn)的CycloneII型FPGA制作，數(shù)據(jù)處理單元4采用中國無錫德斯普公司的SB3500制作。所述北斗衛(wèi)星射頻模塊包括第一級低噪放7-1、第二級低噪放7-2、介質濾波器8、混頻器9、第一級中頻放大器10-1、第二級中頻放大10-2、第一級LC濾波器11-1、第二級LC濾波器11-2、本地時鐘12、頻率綜合器13和AGC 14，如圖2所示。圖2是本實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天線，將2491. 75MHz的北斗衛(wèi)星射頻信號通過第一級低噪放7-1作放大后，經(jīng)介質濾波器8濾波后，再次利用第二級低噪放7-2放大。同時本地時鐘12經(jīng)過頻率綜合器13得到70. 15MHz的信號，然后將第二級低噪放7_2輸出的信號和頻率綜合器13的輸出信號，利用混頻器9進行混頻?；祛l后的信號在經(jīng)過第一級中頻放大器10-1，第一級LC帶通濾波器11-1，第二級中頻放大器10-2，第二級LC帶通濾波器11-2兩次放大濾波后，得到70. 15MHz的中頻信號，再送至AGC 14，將信號增益穩(wěn)定至Odbm后，送至A/D 2。實例中第一級低噪放7-1和第二級低噪放7_2為MGA8563，介質濾波器8為DFC2491K系列，混頻器9采用Maxim公司的2682，第一級中頻放大器10_1和第二級中頻放大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則是有可變增益放大器AD8369和差分放大器AD8132組成。A/D 2的輸出給中頻數(shù)字信號處理單元3，并由中頻數(shù)字信號處理單元3利用軟件完成衛(wèi)星波速信號的解調。中頻數(shù)字信號處理單元3的將解調后的數(shù)據(jù)通過總線輸出數(shù)字處理單元4。所述數(shù)字處理單元4會根據(jù)必要的算法，完成北斗衛(wèi)星信號的譯碼，校驗，拼裝，并進一步結合本地坐標計算出標準時間信息(TOD)，并給出精度小于IOOns的IPPS (秒 脈沖信號)，然后將這些時鐘信號輸出至電臺的跳頻指令發(fā)生器5，供其對DDS (直接數(shù)字頻率合成器)進行控制。本實用新型簡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)過第一級低噪放7-1，介質濾波器8，第二級低噪放7-2兩級濾波放大后，下變頻至70. 15MHzz中頻后，再通過第一級中頻放大器10-1和第二級中頻放大10-2、第一級LC濾波器11-1和第二級LC濾波器11_2整形放大后，由AGC 14將信號增益穩(wěn)定在Odbm后，由中頻數(shù)字信號處理單元3對信號進行解調后，再利用高效數(shù)據(jù)處理單元4計算出標準時間信息和高精度秒脈沖信號，提供給跳頻指令發(fā)生器5，進行跳頻同步控制。
權利要求1.一種基于北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)的無線電臺跳頻同步控制裝置，包括A/D(2)、中頻數(shù)字信號處理單元(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)送的無線信號，并將其轉換為Odbm的中頻模擬信號，傳給A/D (2)，以變成數(shù)字信號；中頻數(shù)字信號處理單元(3)將從A/D(2)發(fā)送來的數(shù)字中頻信號進行衛(wèi)星波束信號的解擴、解調和同步，并將得到的解調數(shù)據(jù)和衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的幀同步信號，通過地址總線和數(shù)據(jù)總線傳送給數(shù)據(jù)處理單元(4);數(shù)據(jù)處理單元⑷根據(jù)中頻數(shù)字信號處理單元(3)提供的解調數(shù)據(jù)，完成衛(wèi)星信號的維特比譯碼，校驗和數(shù)據(jù)拼裝，計算衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的平滑濾波和最優(yōu)估計，并進一步計算出電波的電離層校正、電波的延時和多普勒校正，并最終將TOD時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)提供的基準時間信號，結合本地坐標，根據(jù)球面相交算法，計算出標準時間信息，并以該標準時間信息為基礎，給出精度小于IOOns的秒脈沖信號，然后將這些時鐘信息輸出至電臺的跳頻指令發(fā)生器(5)，作為標準時鐘信號；跳頻指令發(fā)生器(5)以這些標準時鐘信號為基礎，產(chǎn)生跳頻指令，對DDS進行控制。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)的無線電臺跳頻同步控制裝置，其特征在于所述北斗衛(wèi)星射頻模塊(I)包括第一級低噪放(7-1)、第二級低噪放(7-2)、介質濾波器(8)、混頻器(9)、第一級中頻放大器(10-1)、第二級中頻放大器(10-2)、第一級LC濾波器(11-1)、第二級LC帶濾波器(11-2)、本地時鐘(12)、頻率綜合器(13) AGC (14);第一級低噪放(7-1)將接收的2491. 75MHz的北斗衛(wèi)星射頻信號放大后，經(jīng)介質濾波器(8)濾波，再利用第二級低噪放(7-2)進行第二次放大；同時本地時鐘(12)經(jīng)過頻率綜合器(13)得到70. 15MHz的信號，然后將第二級低噪放(7-2)輸出的信號和頻率綜合器(13)的輸出信號，利用混頻器(9)進行混頻，混頻后的信號在依次經(jīng)過第一級中頻放大器(10-1)、第一級LC濾波器(11-1)、第二級中頻放大器(10-2)和第二級LC濾波器(11-2)放大濾波后，得到70. 15MHz的中頻信號，再送至AGC (14)將信號增益穩(wěn)定至Odbm后，送至A/D (2)；
3.根據(jù)權利要求I或2所述的基于北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)的無線電臺跳頻同步控制裝置，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)、譯碼計算模塊(16)、本地坐標信息存儲器(17)、時基計算模塊(18)和相位檢測模塊(19);所述數(shù)據(jù)緩存模塊(15)將從中頻數(shù)字信號處理單元(3)傳來的數(shù)據(jù)進行緩存，然后交付譯碼計算模塊(16)以完成北斗衛(wèi)星信號的譯碼、校驗和拼裝，然后結合本地坐標信息存儲器(17)提供的本地坐標信息，用時基計算模塊(18)計算出時基信息；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模塊(19)，然后將檢測的相位信息和時基計算的結果提供給定時合成模塊(20)，以完成定時信號輸出。
專利摘要本實用新型公開了一種基于北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)的無線電臺跳頻同步控制裝置，包括A/D轉換器、中頻數(shù)字信號處理單元、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。該實用新型涉及軍事通信領域中的跳頻通信技術中的同步技術和衛(wèi)星導航技術中的衛(wèi)星授時技術。它利用北斗導航系統(tǒng)的單向授時方式，為電臺的接收方和發(fā)射方提供一個準確而可靠的時鐘，并以此時鐘為時間參考，來實現(xiàn)接收方和發(fā)送方的跳頻圖案同步。該實用新型具有方案實現(xiàn)簡單，同步保持時間長的特點，適用于無中心基站條件下的無線電臺的跳頻同步控制。
文檔編號H04B1/7156GK202798695SQ20122044492
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權日2012年9月4日
發(fā)明者肖永劍 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所