一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，它包括地空寬帶通信模塊、地空窄帶通信模塊和地面間通信模塊，所述的地空寬帶通信模塊用于無人機(jī)偵察圖像和遙測(cè)數(shù)據(jù)的通信傳輸，所述的地空窄帶通信模塊用于無人機(jī)和車載終端、無人機(jī)和手持設(shè)備的遙控?cái)?shù)據(jù)通信，所述的地面間通信模塊用于地面終端之間的通信。本實(shí)用新型提供一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，具有發(fā)射端功耗低、接收端數(shù)據(jù)處理精確等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人機(jī)具有費(fèi)效比低、零傷亡和部署靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以幫助甚至是代替人類在很多場(chǎng)景中發(fā)揮作用，如災(zāi)后的人員搜救、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)察等。無論在民用還是軍用領(lǐng)域，無人機(jī)均有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。
[0003]可遙測(cè)、遙控、數(shù)傳的無人機(jī)的系統(tǒng)包括空-地雙向通信和地-地雙向通信兩部分，按照傳輸數(shù)據(jù)類型進(jìn)行劃分，可分為寬帶信號(hào)通信和窄帶信號(hào)通信兩種類型，其中寬帶信號(hào)為無人機(jī)偵察圖像數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)和無人機(jī)遙測(cè)業(yè)務(wù)，窄帶信號(hào)為手持終端與無人機(jī)間遙控通信業(yè)務(wù)，手持終端與車載終端間通信業(yè)務(wù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種發(fā)射端功耗低、接收端數(shù)據(jù)處理精確的用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，它包括地空寬帶通信模塊、地空窄帶通信模塊和地面間通信模塊，所述的地空寬帶通信模塊用于無人機(jī)偵察圖像和遙測(cè)數(shù)據(jù)的通信傳輸，所述的地空窄帶通信模塊用于無人機(jī)和車載終端、無人機(jī)和手持設(shè)備的遙控?cái)?shù)據(jù)通信，所述的地面間通信模塊用于地面終端之間的通信。
[0006]所述的地面間通信模塊為基于車載和手持設(shè)備的模塊，采用ISM頻段的工作頻率，發(fā)生功率為1-2W，通信距離在3000米左右。
[0007]所述的地空寬帶通信模塊包括用于無人機(jī)的寬帶發(fā)射端和用于地面設(shè)備的寬帶接收端；
[0008]所述的寬帶發(fā)射端包括第一 FPGA、DAC、高頻濾波電路和寬帶射頻發(fā)射模塊，第一FPGA的數(shù)字信號(hào)輸出與DAC連接，第一 FPGA的功率控制輸出與寬帶射頻發(fā)射模塊連接，DAC的輸出與高頻濾波電路連接，高頻濾波電路的輸出與寬帶射頻發(fā)射模塊連接；
[0009]所述的第一 FPGA包括交織模塊、組幀模塊、卷積編碼模塊、QPSK映射模塊、成型濾波模塊、DUC模塊和功率控制模塊，數(shù)據(jù)源輸入交織模塊，交織模塊的輸出與組幀模塊連接，組幀模塊的輸出與卷積編碼模塊連接，卷積編碼模塊的輸出與QPSK映射模塊連接，QPSK映射模塊的輸出與成型濾波模塊連接，成型濾波模塊的輸出與DUC模塊連接，DUC模塊的輸出與DAC連接，功率控制模塊的輸出與寬帶射頻發(fā)射模塊連接；
[0010]所述的寬帶接收端包括寬帶射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和第二 FPGA，寬帶射頻接收模塊接收來自外部的通信信號(hào)以及來自第二 FPGA的控制信號(hào)，寬帶射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與第二 FPGA連接，第二 FPGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，第二 FPGA的增益控制輸出與寬帶射頻接收模塊連接，第二 FPGA還通過內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)；
[0011]所述的第二 FPGA包括下變頻模塊、AGC控制模塊、小數(shù)抽取模塊、匹配濾波模塊、位同步模塊、頻偏同步模塊、頻域均衡模塊、譯碼/判決模塊、解交織模塊和勻速緩沖模塊，下變頻模塊的輸入與ADC連接，下變頻模塊的輸出與AGC控制模塊連接，AGC控制模塊的增益控制輸出分與射頻接收模塊連接，AGC控制模塊的調(diào)解輸出與小數(shù)抽取模塊連接，小數(shù)抽取模塊的輸出與匹配濾波模塊連接，匹配濾波模塊的輸出與位同步模塊連接，位同步模塊的輸出與頻偏同步模塊連接，頻偏同步模塊的輸出與頻域均衡模塊連接，頻域均衡模塊的輸出與譯碼/判決模塊連接，譯碼/判決模塊的輸出與解交織模塊連接，解交織模塊的輸出與勻速緩沖模塊連接，勻速緩沖模塊的輸出通過內(nèi)部接口輸出調(diào)解增益。
[0012]所述的地空窄帶通信模塊包括用于地面設(shè)備的窄帶發(fā)射端和用于無人機(jī)的窄帶接收端；
[0013]所述的窄帶發(fā)射端包括第二 FPGA、DAC、高頻濾波電路和窄帶射頻發(fā)射模塊，第二FPGA的數(shù)字信號(hào)輸出與DAC連接，第二 FPGA的功率控制輸出與窄帶射頻發(fā)射模塊連接，DAC的輸出與高頻濾波電路連接，高頻濾波電路的輸出與窄帶射頻發(fā)射模塊連接；
[0014]所述的第二 FPGA包括交織模塊、組幀模塊、卷積編碼模塊、QPSK映射模塊、成型濾波模塊、DUC模塊和功率控制模塊，數(shù)據(jù)源輸入交織模塊，交織模塊的輸出與組幀模塊連接，組幀模塊的輸出與卷積編碼模塊連接，卷積編碼模塊的輸出與QPSK映射模塊連接，QPSK映射模塊的輸出與成型濾波模塊連接，成型濾波模塊的輸出與DUC模塊連接，DUC模塊的輸出與DAC連接，功率控制模塊的輸出與窄帶射頻發(fā)射模塊連接；
[0015]所述的窄帶接收端包括窄帶射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和第一 FPGA窄帶射頻接收模塊接收來自外部的通信信號(hào)以及來自第一 FPGA的控制信號(hào)，窄帶射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與第一 FPGA連接，第一 FPGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，第一 FPGA的增益控制輸出與窄帶射頻接收模塊連接，第一 FPGA還通過內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)；
[0016]所述的第一 FPGA包括下變頻模塊、小數(shù)抽取模塊、粗頻偏校正模塊、窄帶濾波模塊、位同步模塊、頻偏同步模塊、譯碼/判決模塊、解交織模塊和勻速緩沖模塊，下變頻模塊的輸入與ADC連接，下變頻模塊的輸出與小數(shù)抽取模塊連接，小數(shù)抽取模塊的輸出與粗頻偏校正模塊連接，粗頻偏校正模塊的輸出與窄帶濾波模塊連接，窄帶濾波模塊的輸出與位同步模塊連接，位同步模塊的輸出與頻偏同步模塊連接，頻偏同步模塊的輸出與譯碼/判決模塊連接，譯碼/判決模塊的輸出與解交織模塊連接，解交織模塊的輸出與勻速緩沖模塊連接，勻速緩沖模塊的輸出通過內(nèi)部接口輸出解調(diào)增益。
[0017]所述的成型濾波模塊采用alhpa=0.5的根升余弦濾波，階數(shù)范圍為48-52 ;所述的卷積編碼模塊的參數(shù)為(2，1，7)。
[0018]地空窄帶通信模塊和地空窄帶通信模塊相比有以下區(qū)別:
[0019](I)由于解擴(kuò)后信號(hào)帶寬只有180kHz左右，而最高多普勒頻偏達(dá)3kHz，在某些干擾情況下，頻偏可能會(huì)超出常規(guī)的鎖相環(huán)捕獲帶之外，所以這里將載波同步部分拆分成“粗頻偏校正”和“頻偏同步”兩個(gè)環(huán)節(jié)。
[0020](2)由于頻偏較大，DDC，實(shí)施的是稍微寬帶的濾波，保證信號(hào)譜不受損壞；在粗頻偏校正完成后，再進(jìn)行一次窄帶濾波，進(jìn)一步濾除殘余的帶外噪聲。
[0021](3)窄帶信號(hào)的信號(hào)帶寬較小，不再使用SCFDE等均衡技術(shù)。
[0022]所述的AGC控制模塊向射頻接收模塊輸出AGC增益控制信號(hào)，AGC控制模塊還向小數(shù)抽取模塊輸出基帶信號(hào)。因本系統(tǒng)為非高速巡航，所以信號(hào)功率的變化比較緩慢，通過FPGA判斷再返回控制射頻的電路結(jié)構(gòu)可滿足本系統(tǒng)的接收功率控制要求。
[0023]所述的下變頻模塊包括正交混頻電路、低通濾波電路和數(shù)控振蕩電路，正交混頻電路的輸入分別與外部輸入信號(hào)和數(shù)控振蕩電路連接，正交混頻電路輸出1、Q兩路信號(hào)至低通濾波電路，低通濾波電路輸出1、Q兩路信號(hào)至AGC控制模塊。所述的數(shù)控振蕩電路使用CORDIC算法，僅消耗少量的寄存器和加法器資源，不消耗RAM，資源損耗基本上可以忽略不計(jì)。
[0024]所述的粗頻偏校正模塊包括正交混頻電路、消除調(diào)制信息電路、FFT電路、譜線峰值搜索電路、計(jì)算頻偏電路和數(shù)控振蕩電路，正交混頻電路接收來自小數(shù)抽取模塊輸出的信號(hào)，正交混頻電路的輸出分別與窄帶濾波模塊和消除調(diào)制信息電路連接，消除調(diào)制信息電路的輸出與FFT電路連接，F(xiàn)FT電路的輸出與譜線峰值搜索電路連接，譜線峰值搜索電路的輸出與計(jì)算頻偏電路連接，計(jì)算頻偏電路的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與正交混頻電路連接。
[0025]輸入信號(hào)是4倍符號(hào)采樣率，進(jìn)入4次方運(yùn)算模塊，消除QPSK的調(diào)制信息，獲得單音頻點(diǎn)信息。經(jīng)過FFT和譜線峰值搜索，即可獲取粗頻偏信息。其中FFT的點(diǎn)數(shù)使用2048點(diǎn)，可以獲得足夠低的殘余頻偏，保證頻偏同步模塊的正常捕獲。校正一次后，后續(xù)幾次FFT得到的粗頻偏信息接近，峰值足夠，則認(rèn)為已經(jīng)穩(wěn)定，無需再校正；否則認(rèn)為系統(tǒng)失步，重新進(jìn)行粗頻偏校正。
[0026]由于頻偏較大，DDC，實(shí)施的是稍微寬帶的濾波，保證信號(hào)譜不受損壞；在粗頻偏校正完成后，再進(jìn)行一次窄帶濾波，進(jìn)一步濾除殘余的帶外噪聲。所述的窄帶濾波模塊用于進(jìn)一步濾除殘余的帶外噪聲。
[0027]位同步使用Gardner算法，對(duì)少量的殘余頻偏不敏感(按照3kHz最大頻偏，4.5Mbaud/s左右波特率算，殘余頻偏大約是碼元速率的0.1%左右)，可以位于頻率同步模塊之前。輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行小數(shù)倍內(nèi)插/抽取后，得到4倍符號(hào)采樣率的信號(hào)；對(duì)4倍樣值信號(hào)進(jìn)行g(shù)ardner位定時(shí)誤差估計(jì)，得到瞬時(shí)誤差值，通過環(huán)路濾波器濾除高頻噪聲后，驅(qū)動(dòng)NCO產(chǎn)生定時(shí)內(nèi)插使能及內(nèi)插參數(shù)；“Farrow定時(shí)內(nèi)插”模塊使用farrow結(jié)構(gòu)，插值得到準(zhǔn)確的碼元判決點(diǎn)，最終通過輸出緩沖輸出；所述的Farrow結(jié)構(gòu)是一種高效的多項(xiàng)式內(nèi)插實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。
[0028]所述的位同步模塊包括輸入緩沖模塊、reg模塊、定時(shí)誤差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器、數(shù)控振蕩電路、定時(shí)內(nèi)插模塊、輸出緩沖模塊和兩個(gè)移位寄存器，輸入緩沖模塊的輸入與窄帶濾波模塊連接，輸入緩沖模塊的輸出與reg模塊連接，reg模塊的輸出與其中一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模塊的一路輸出與另一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)誤差模塊連接，定時(shí)誤差估計(jì)模塊的輸出與環(huán)路濾波器連接，環(huán)路濾波器的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模塊的另一路輸出通過輸出緩沖模塊輸出數(shù)據(jù)。
[0029]所述的頻偏同步模塊包括正交混頻電路、數(shù)控振蕩電路、相位誤差估計(jì)電路和環(huán)路濾波電路，正交混頻電路、數(shù)控振蕩電路、相位誤差估計(jì)電路和環(huán)路濾波電路組成數(shù)字鎖相環(huán)，外部1、Q兩路輸入與位同步模塊連接，正交混頻電路的輸出分別與相位誤差估計(jì)電路和譯碼/判決模塊連接，相位誤差估計(jì)電路的輸出與環(huán)路濾波電路連接，環(huán)路濾波電路的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與正交混頻電路連接，所述的數(shù)控振蕩電路實(shí)用DDS算法。所述的數(shù)控振蕩電路實(shí)用DDS算法，而不是cordic算法，因?yàn)镕PGA中cordic邏輯的時(shí)序延時(shí)量較大，導(dǎo)致環(huán)路延遲大，影響頻偏捕獲能力，而DDS只有I到3個(gè)elk的延時(shí)，可以保證環(huán)路捕獲行為和跟蹤行為的性能。
[0030]頻域均衡采用單載波頻域均衡技術(shù)，將信號(hào)變換到頻域進(jìn)行信道估計(jì)和均衡，均衡完后再變換回時(shí)域；所述的頻域均衡模塊包括三個(gè)FFT模塊即FFT1、FFT2和FFT3、二個(gè)IFFT模塊即IFFTl和IFFT2、獨(dú)特字搜索模塊、信道估計(jì)模塊、本地獨(dú)特字模塊、補(bǔ)O模塊和信道均衡模塊，輸入信號(hào)分別與FFTl和獨(dú)特字搜索模塊連接，本地關(guān)鍵字模塊的輸出與FFT2連接，獨(dú)特字搜索模塊、FFTl和FFT2的輸出與信道估計(jì)模塊連接，信道估計(jì)模塊的輸出與IFFTl連接，IFFTl的輸出與補(bǔ)O模塊連接，補(bǔ)O模塊的輸出與FFT3模塊連接，F(xiàn)FTl和FFT3的輸出與信道均衡模塊連接，信道均衡模塊與IFFT2連接，IFFT2輸出信號(hào)。
[0031]所述的譯碼/判決模塊使用維特比軟判決算法，所述的解交織模塊用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的緩沖讀寫。
[0032]所述的勻速緩沖模塊包括數(shù)據(jù)緩沖模塊、緩沖量監(jiān)測(cè)模塊、環(huán)路濾波模塊和數(shù)控振蕩模塊，數(shù)據(jù)緩沖模塊接收輸入數(shù)據(jù)和輸入時(shí)鐘，數(shù)據(jù)緩沖模塊的一路輸出與緩沖量監(jiān)測(cè)模塊連接，數(shù)據(jù)緩沖模塊的另一路輸出輸出數(shù)據(jù)，緩沖量監(jiān)測(cè)模塊的輸出與環(huán)路濾波模塊連接，環(huán)路濾波模塊的輸出與數(shù)控振蕩模塊連接，數(shù)控振蕩模塊的一路輸出與數(shù)據(jù)緩沖模塊連接，數(shù)控振蕩模塊的另一路輸出時(shí)鐘信號(hào)。
[0033]所述的寬帶射頻接收模塊和寬帶射頻發(fā)射模塊所集成的機(jī)載射頻模塊、窄帶射頻接收模塊和窄帶射頻發(fā)射模塊所集成的地面端射頻模塊結(jié)構(gòu)相同，包括雙工器、發(fā)送端處理模塊、接收端處理模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述雙工器的用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，所述的發(fā)送端處理模塊的輸出與雙工器連接，接收端處理模塊的輸入與雙工器連接，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出分別與發(fā)送端處理模塊和接收端處理模塊連接；
[0034]所述的驅(qū)動(dòng)模塊包括晶振、本振、功分模塊、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊和驅(qū)動(dòng)器，本振的兩路輸入分別與晶振和SPI碼連接，本振的輸出與功分模塊連接，功分模塊的兩路輸出分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊連接，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊的輸出分別與發(fā)送端處理模塊和接收端處理模塊連接，驅(qū)動(dòng)器的輸出與發(fā)送端處理模塊連接，所述的驅(qū)動(dòng)器輸出5位并行控制碼；
[0035]所述的發(fā)射端處理模塊包括混頻模塊、濾波模塊、放大模塊、數(shù)控衰減模塊、驅(qū)放模塊和功放模塊，混頻模塊的一路輸入為中頻信號(hào)，混頻模塊的另一路輸入與驅(qū)動(dòng)模塊中的其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊連接，混頻模塊的輸出與濾波模塊連接，濾波模塊的輸出與放大模塊連接，放大模塊的輸出和驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)器的輸出均與數(shù)控衰減模塊連接，數(shù)控衰減模塊的輸出與驅(qū)放模塊連接，驅(qū)放模塊的輸出與功放模塊連接，功放模塊的輸出與雙工器連接；
[0036]所述的接收端處理模塊包括低噪放大模塊、濾波模塊、放大模塊、混頻模塊、濾波模塊和放大模塊，低噪放大模塊的輸入與雙工器連接，低噪放大模塊的輸出與濾波模塊連接，濾波模塊的輸出與放大模塊連接，放大模塊的輸出和驅(qū)動(dòng)模塊的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊的輸出均與混頻模塊連接，混頻模塊的輸出與濾波模塊連接，濾波模塊與放大模塊連接，放大模塊輸出信號(hào)。
[0037]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0038]地空窄帶通信模塊:(I) ADC輸入的信號(hào)經(jīng)過下變頻得到基帶信號(hào)，下變頻中的數(shù)控振蕩電路使用CORDIC算法實(shí)現(xiàn)，僅消耗少量的寄存器和加法器資源，不消耗RAM,資源損耗基本上可以忽略不計(jì)；(2)基帶信號(hào)進(jìn)行小數(shù)倍抽取，得到4倍碼元速率的信號(hào)樣值，再進(jìn)行匹配濾波，這樣做的好處是利于匹配濾波系數(shù)的計(jì)算；(3)由于解擴(kuò)后信號(hào)帶寬只有180kHz左右，而最高多普勒頻偏達(dá)3kHz，在某些干擾情況下，頻偏可能會(huì)超出常規(guī)的鎖相環(huán)捕獲帶之外，所以這里將載波同步部分拆分成“粗頻偏校正”和“頻偏同步”兩個(gè)環(huán)節(jié)；(4)由于頻偏較大，DDC，實(shí)施的是稍微寬帶的濾波，保證信號(hào)譜不受損壞；(5)在粗頻偏校正完成后，再進(jìn)行一次窄帶濾波，進(jìn)一步濾除殘余的帶外噪聲；(6)窄帶信號(hào)信號(hào)帶寬較小，不再使用SCFDE等均衡技術(shù)，節(jié)約成本；(7)判決后的比特信息經(jīng)過信道譯碼，得到糾錯(cuò)后的結(jié)果，為了支持遙測(cè)的精確時(shí)標(biāo)，解調(diào)數(shù)據(jù)將進(jìn)行勻速輸出；
[0039]對(duì)于地空寬帶通信模塊:(I) ADC輸入的信號(hào)經(jīng)過下變頻得到基帶信號(hào)，下變頻中的數(shù)控振蕩電路使用CORDIC算法實(shí)現(xiàn)，僅消耗少量的寄存器和加法器資源，不消耗RAM，資源損耗基本上可以忽略不計(jì)；(2)基帶信號(hào)進(jìn)行小數(shù)倍抽取，得到4倍碼元速率的信號(hào)樣值，再進(jìn)行匹配濾波，這樣做的好處是利于成型匹配濾波器系數(shù)的計(jì)算；(3)匹配后的信號(hào)進(jìn)入位同步和頻偏同步模塊，完成基本的同步解調(diào)，由于DDC后殘余頻偏為碼元速率的0.1%左右，頻偏同步模塊的接收算法無需考慮粗頻偏同步，直接進(jìn)行頻偏跟蹤即可，頻偏跟蹤中的數(shù)控振蕩電路的實(shí)現(xiàn)使用的是DDS，而不是cordic算法，因?yàn)镕PGA中cordic邏輯的時(shí)序延時(shí)量較大，導(dǎo)致環(huán)路延遲大，影響頻偏捕獲能力，而DDS只有I到3個(gè)elk的延時(shí)，可以保證環(huán)路捕獲行為和跟蹤行為的性能；(4)隨后，使用頻域均衡技術(shù)進(jìn)行信道解卷，再進(jìn)行碼元判決，保證整體的解調(diào)信噪比，頻域均衡采用單載波頻域均衡技術(shù)，將信號(hào)變換到頻域進(jìn)行信道估計(jì)和均衡，均衡完后再變換回時(shí)域；(5)判決后的比特信息經(jīng)過信道譯碼，得到糾錯(cuò)后的結(jié)果，為了支持遙測(cè)的精確時(shí)標(biāo)，解調(diào)數(shù)據(jù)將進(jìn)行勻速輸出；
[0040]對(duì)于寬帶射頻接收模塊和寬帶射頻發(fā)射模塊所集成的機(jī)載射頻模塊、窄帶射頻接收模塊和窄帶射頻發(fā)射模塊所集成的地面端射頻模塊結(jié)構(gòu)相同，生產(chǎn)方便；
[0041]寬帶發(fā)射端和窄帶接收端共用同一個(gè)FPGA，寬帶接收端和窄帶發(fā)射端共用同一個(gè)FPGA0
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)方框圖；
[0043]圖2為地空寬帶通信模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0044]圖3為寬帶發(fā)射端第一FPGA功能模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0045]圖4為寬帶接收端第二FPGA功能模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0046]圖5為地空窄帶通信模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0047]圖6為窄帶發(fā)射端第二FPGA功能模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0048]圖7為窄帶接收端第一FPGA功能模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0049]圖8為下變頻模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0050]圖9為粗頻偏校正模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0051]圖10為位同步模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0052]圖11為頻偏同步模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0053]圖12為頻域均衡模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0054]圖13為勻速緩沖模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0055]圖14為寬帶射頻發(fā)射模塊和寬帶射頻接收模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0056]圖15為窄帶射頻發(fā)射模塊和窄帶射頻接收模塊結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案:如圖1所示，一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，它包括地空寬帶通信模塊、地空窄帶通信模塊和地面間通信模塊，所述的地空寬帶通信模塊用于無人機(jī)偵察圖像和遙測(cè)數(shù)據(jù)的通信傳輸，所述的地空窄帶通信模塊用于無人機(jī)和車載終端、無人機(jī)和手持設(shè)備的遙控?cái)?shù)據(jù)通信，所述的地面間通信模塊用于地面終端之間的通信。
[0058]所述的地面間通信模塊為基于車載和手持設(shè)備的模塊，采用ISM頻段的工作頻率，發(fā)生功率為1-2W，通信距離在3000米左右。
[0059]如圖2所示，所述的地空寬帶通信模塊包括用于無人機(jī)的寬帶發(fā)射端和用于地面設(shè)備的寬帶接收端；
[0060]如圖2所示，所述的寬帶發(fā)射端包括第一 FPGA、DAC、高頻濾波電路和寬帶射頻發(fā)射模塊，第一 FPGA的數(shù)字信號(hào)輸出與DAC連接，第一 FPGA的功率控制輸出與寬帶射頻發(fā)射模塊連接，DAC的輸出與高頻濾波電路連接，高頻濾波電路的輸出與寬帶射頻發(fā)射模塊連接；
[0061]如圖3所示，所述的第一 FPGA包括交織模塊、組幀模塊、卷積編碼模塊、QPSK映射模塊、成型濾波模塊、DUC模塊和功率控制模塊，數(shù)據(jù)源輸入交織模塊，交織模塊的輸出與組幀模塊連接，組幀模塊的輸出與卷積編碼模塊連接，卷積編碼模塊的輸出與QPSK映射模塊連接，QPSK映射模塊的輸出與成型濾波模塊連接，成型濾波模塊的輸出與DUC模塊連接，DUC模塊的輸出與DAC連接，功率控制模塊的輸出與寬帶射頻發(fā)射模塊連接；
[0062]如圖2所示，所述的寬帶接收端包括寬帶射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和第二 FPGA，寬帶射頻接收模塊接收來自外部的通信信號(hào)以及來自第二 FPGA的控制信號(hào)，寬帶射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與第二 FPGA連接，第二 FPGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，第二 FPGA的增益控制輸出與寬帶射頻接收模塊連接，第二 FPGA還通過內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)；
[0063]如圖4所示，所述的第二 FPGA包括下變頻模塊、AGC控制模塊、小數(shù)抽取模塊、匹配濾波模塊、位同步模塊、頻偏同步模塊、頻域均衡模塊、譯碼/判決模塊、解交織模塊和勻速緩沖模塊，下變頻模塊的輸入與ADC連接，下變頻模塊的輸出與AGC控制模塊連接，AGC控制模塊的增益控制輸出分與射頻接收模塊連接，AGC控制模塊的調(diào)解輸出與小數(shù)抽取模塊連接，小數(shù)抽取模塊的輸出與匹配濾波模塊連接，匹配濾波模塊的輸出與位同步模塊連接，位同步模塊的輸出與頻偏同步模塊連接，頻偏同步模塊的輸出與頻域均衡模塊連接，頻域均衡模塊的輸出與譯碼/判決模塊連接，譯碼/判決模塊的輸出與解交織模塊連接，解交織模塊的輸出與勻速緩沖模塊連接，勻速緩沖模塊的輸出通過內(nèi)部接口輸出調(diào)解增益。
[0064]如圖5所示，所述的地空窄帶通信模塊包括用于地面設(shè)備的窄帶發(fā)射端和用于無人機(jī)的窄帶接收端；
[0065]如圖5所示，所述的窄帶發(fā)射端包括第二 FPGA、DAC、高頻濾波電路和窄帶射頻發(fā)射模塊，第二 FPGA的數(shù)字信號(hào)輸出與DAC連接，第二 FPGA的功率控制輸出與窄帶射頻發(fā)射模塊連接，DAC的輸出與高頻濾波電路連接，高頻濾波電路的輸出與窄帶射頻發(fā)射模塊連接；
[0066]如圖6所示，所述的第二 FPGA包括交織模塊、組幀模塊、卷積編碼模塊、QPSK映射模塊、成型濾波模塊、DUC模塊和功率控制模塊，數(shù)據(jù)源輸入交織模塊，交織模塊的輸出與組幀模塊連接，組幀模塊的輸出與卷積編碼模塊連接，卷積編碼模塊的輸出與QPSK映射模塊連接，QPSK映射模塊的輸出與成型濾波模塊連接，成型濾波模塊的輸出與DUC模塊連接，DUC模塊的輸出與DAC連接，功率控制模塊的輸出與窄帶射頻發(fā)射模塊連接；
[0067]如圖5所示，所述的窄帶接收端包括窄帶射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和第一 FPGA窄帶射頻接收模塊接收來自外部的通信信號(hào)以及來自第一 FPGA的控制信號(hào)，窄帶射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與第一 FPGA連接，第一 FPGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，第一 FPGA的增益控制輸出與窄帶射頻接收模塊連接，第一 FPGA還通過內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)；
[0068]如圖7所示，所述的第一 FPGA包括下變頻模塊、小數(shù)抽取模塊、粗頻偏校正模塊、窄帶濾波模塊、位同步模塊、頻偏同步模塊、譯碼/判決模塊、解交織模塊和勻速緩沖模塊，下變頻模塊的輸入與ADC連接，下變頻模塊的輸出與小數(shù)抽取模塊連接，小數(shù)抽取模塊的輸出與粗頻偏校正模塊連接，粗頻偏校正模塊的輸出與窄帶濾波模塊連接，窄帶濾波模塊的輸出與位同步模塊連接，位同步模塊的輸出與頻偏同步模塊連接，頻偏同步模塊的輸出與譯碼/判決模塊連接，譯碼/判決模塊的輸出與解交織模塊連接，解交織模塊的輸出與勻速緩沖模塊連接，勻速緩沖模塊的輸出通過內(nèi)部接口輸出解調(diào)增益。
[0069]所述的成型濾波模塊采用alhpa=0.5的根升余弦濾波，階數(shù)范圍為48_52 ;所述的卷積編碼模塊的參數(shù)為(2，1，7)。
[0070]地空窄帶通信模塊和地空窄帶通信模塊相比有以下區(qū)別:
[0071](I)由于解擴(kuò)后信號(hào)帶寬只有180kHz左右，而最高多普勒頻偏達(dá)3kHz，在某些干擾情況下，頻偏可能會(huì)超出常規(guī)的鎖相環(huán)捕獲帶之外，所以這里將載波同步部分拆分成“粗頻偏校正”和“頻偏同步”兩個(gè)環(huán)節(jié)。
[0072](2)由于頻偏較大，DDC，實(shí)施的是稍微寬帶的濾波，保證信號(hào)譜不受損壞；在粗頻偏校正完成后，再進(jìn)行一次窄帶濾波，進(jìn)一步濾除殘余的帶外噪聲。
[0073](3)窄帶信號(hào)的信號(hào)帶寬較小，不再使用SCFDE等均衡技術(shù)。
[0074]所述的AGC控制模塊向射頻接收模塊輸出AGC增益控制信號(hào)，AGC控制模塊還向小數(shù)抽取模塊輸出基帶信號(hào)。因本系統(tǒng)為非高速巡航，所以信號(hào)功率的變化比較緩慢，通過FPGA判斷再返回控制射頻的電路結(jié)構(gòu)可滿足本系統(tǒng)的接收功率控制要求。
[0075]如圖8所示，所述的下變頻模塊包括正交混頻電路、低通濾波電路和數(shù)控振蕩電路，正交混頻電路的輸入分別與外部輸入信號(hào)和數(shù)控振蕩電路連接，正交混頻電路輸出1、Q兩路信號(hào)至低通濾波電路，低通濾波電路輸出1、Q兩路信號(hào)至AGC控制模塊。所述的數(shù)控振蕩電路使用CORDIC算法，僅消耗少量的寄存器和加法器資源，不消耗RAM,資源損耗基本上可以忽略不計(jì)。
[0076]如圖9所示，所述的粗頻偏校正模塊包括正交混頻電路、消除調(diào)制信息電路、FFT電路、譜線峰值搜索電路、計(jì)算頻偏電路和數(shù)控振蕩電路，正交混頻電路接收來自小數(shù)抽取模塊輸出的信號(hào)，正交混頻電路的輸出分別與窄帶濾波模塊和消除調(diào)制信息電路連接，消除調(diào)制信息電路的輸出與FFT電路連接，F(xiàn)FT電路的輸出與譜線峰值搜索電路連接，譜線峰值搜索電路的輸出與計(jì)算頻偏電路連接，計(jì)算頻偏電路的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與正交混頻電路連接。
[0077]輸入信號(hào)是4倍符號(hào)采樣率，進(jìn)入4次方運(yùn)算模塊，消除QPSK的調(diào)制信息，獲得單音頻點(diǎn)信息。經(jīng)過FFT和譜線峰值搜索，即可獲取粗頻偏信息。其中FFT的點(diǎn)數(shù)使用2048點(diǎn)，可以獲得足夠低的殘余頻偏，保證頻偏同步模塊的正常捕獲。校正一次后，后續(xù)幾次FFT得到的粗頻偏信息接近，峰值足夠，則認(rèn)為已經(jīng)穩(wěn)定，無需再校正；否則認(rèn)為系統(tǒng)失步，重新進(jìn)行粗頻偏校正。
[0078]由于頻偏較大，DDC,實(shí)施的是稍微寬帶的濾波，保證信號(hào)譜不受損壞；在粗頻偏校正完成后，再進(jìn)行一次窄帶濾波，進(jìn)一步濾除殘余的帶外噪聲。所述的窄帶濾波模塊用于進(jìn)一步濾除殘余的帶外噪聲。
[0079]位同步使用Gardner算法，對(duì)少量的殘余頻偏不敏感(按照3kHz最大頻偏，4.5Mbaud/s左右波特率算，殘余頻偏大約是碼元速率的0.1%左右)，可以位于頻率同步模塊之前。輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行小數(shù)倍內(nèi)插/抽取后，得到4倍符號(hào)采樣率的信號(hào)；對(duì)4倍樣值信號(hào)進(jìn)行g(shù)ardner位定時(shí)誤差估計(jì)，得到瞬時(shí)誤差值，通過環(huán)路濾波器濾除高頻噪聲后，驅(qū)動(dòng)NCO產(chǎn)生定時(shí)內(nèi)插使能及內(nèi)插參數(shù)；“Farrow定時(shí)內(nèi)插”模塊使用farrow結(jié)構(gòu)，插值得到準(zhǔn)確的碼元判決點(diǎn)，最終通過輸出緩沖輸出；所述的Farrow結(jié)構(gòu)是一種高效的多項(xiàng)式內(nèi)插實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。
[0080]如圖10所示，所述的位同步模塊包括輸入緩沖模塊、reg模塊、定時(shí)誤差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器、數(shù)控振蕩電路、定時(shí)內(nèi)插模塊、輸出緩沖模塊和兩個(gè)移位寄存器，輸入緩沖模塊的輸入與窄帶濾波模塊連接，輸入緩沖模塊的輸出與reg模塊連接，reg模塊的輸出與其中一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模塊的一路輸出與另一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)誤差模塊連接，定時(shí)誤差估計(jì)模塊的輸出與環(huán)路濾波器連接，環(huán)路濾波器的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模塊的另一路輸出通過輸出緩沖模塊輸出數(shù)據(jù)。
[0081]如圖11所示，所述的頻偏同步模塊為精頻偏同步，包括正交混頻電路、數(shù)控振蕩電路、相位誤差估計(jì)電路和環(huán)路濾波電路，正交混頻電路、數(shù)控振蕩電路、相位誤差估計(jì)電路和環(huán)路濾波電路組成數(shù)字鎖相環(huán)，外部1、Q兩路輸入與位同步模塊連接，正交混頻電路的輸出分別與相位誤差估計(jì)電路和譯碼/判決模塊連接，相位誤差估計(jì)電路的輸出與環(huán)路濾波電路連接，環(huán)路濾波電路的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與正交混頻電路連接，所述的數(shù)控振蕩電路實(shí)用DDS算法。所述的數(shù)控振蕩電路實(shí)用DDS算法，而不是cordic算法，因?yàn)镕PGA中cordic邏輯的時(shí)序延時(shí)量較大，導(dǎo)致環(huán)路延遲大，影響頻偏捕獲能力，而DDS只有I到3個(gè)elk的延時(shí)，可以保證環(huán)路捕獲行為和跟蹤行為的性能。
[0082]如圖12所示，頻域均衡采用單載波頻域均衡技術(shù)，將信號(hào)變換到頻域進(jìn)行信道估計(jì)和均衡，均衡完后再變換回時(shí)域；所述的頻域均衡模塊包括三個(gè)FFT模塊即FFT1、FFT2和FFT3、二個(gè)IFFT模塊即IFFTl和IFFT2、獨(dú)特字搜索模塊、信道估計(jì)模塊、本地獨(dú)特字模塊、補(bǔ)O模塊和信道均衡模塊，輸入信號(hào)分別與FFTl和獨(dú)特字搜索模塊連接，本地關(guān)鍵字模塊的輸出與FFT2連接，獨(dú)特字搜索模塊、FFTl和FFT2的輸出與信道估計(jì)模塊連接，信道估計(jì)模塊的輸出與IFFTl連接，IFFTl的輸出與補(bǔ)O模塊連接，補(bǔ)O模塊的輸出與FFT3模塊連接，F(xiàn)FTl和FFT3的輸出與信道均衡模塊連接，信道均衡模塊與IFFT2連接，IFFT2輸出信號(hào)。
[0083]所述的譯碼/判決模塊使用維特比軟判決算法，所述的解交織模塊用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的緩沖讀寫。
[0084]如圖13所示，所述的勻速緩沖模塊包括數(shù)據(jù)緩沖模塊、緩沖量監(jiān)測(cè)模塊、環(huán)路濾波模塊和數(shù)控振蕩模塊，數(shù)據(jù)緩沖模塊接收輸入數(shù)據(jù)和輸入時(shí)鐘，數(shù)據(jù)緩沖模塊的一路輸出與緩沖量監(jiān)測(cè)模塊連接，數(shù)據(jù)緩沖模塊的另一路輸出輸出數(shù)據(jù)，緩沖量監(jiān)測(cè)模塊的輸出與環(huán)路濾波模塊連接，環(huán)路濾波模塊的輸出與數(shù)控振蕩模塊連接，數(shù)控振蕩模塊的一路輸出與數(shù)據(jù)緩沖模塊連接，數(shù)控振蕩模塊的另一路輸出時(shí)鐘信號(hào)。
[0085]如圖14和圖15所示，所述的寬帶射頻接收模塊和寬帶射頻發(fā)射模塊所集成的機(jī)載射頻模塊、窄帶射頻接收模塊和窄帶射頻發(fā)射模塊所集成的地面端射頻模塊結(jié)構(gòu)相同，包括雙工器、發(fā)送端處理模塊、接收端處理模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述雙工器的用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，所述的發(fā)送端處理模塊的輸出與雙工器連接，接收端處理模塊的輸入與雙工器連接，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出分別與發(fā)送端處理模塊和接收端處理模塊連接；
[0086]所述的驅(qū)動(dòng)模塊包括晶振、本振、功分模塊、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊和驅(qū)動(dòng)器，本振的兩路輸入分別與晶振和SPI碼連接，本振的輸出與功分模塊連接，功分模塊的兩路輸出分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊連接，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊的輸出分別與發(fā)送端處理模塊和接收端處理模塊連接，驅(qū)動(dòng)器的輸出與發(fā)送端處理模塊連接，所述的驅(qū)動(dòng)器輸出5位并行控制碼；
[0087]所述的發(fā)射端處理模塊包括混頻模塊、濾波模塊、放大模塊、數(shù)控衰減模塊、驅(qū)放模塊和功放模塊，混頻模塊的一路輸入為中頻信號(hào)，混頻模塊的另一路輸入與驅(qū)動(dòng)模塊中的其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊連接，混頻模塊的輸出與濾波模塊連接，濾波模塊的輸出與放大模塊連接，放大模塊的輸出和驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)器的輸出均與數(shù)控衰減模塊連接，數(shù)控衰減模塊的輸出與驅(qū)放模塊連接，驅(qū)放模塊的輸出與功放模塊連接，功放模塊的輸出與雙工器連接；
[0088]所述的接收端處理模塊包括低噪放大模塊、濾波模塊、放大模塊、混頻模塊、濾波模塊和放大模塊，低噪放大模塊的輸入與雙工器連接，低噪放大模塊的輸出與濾波模塊連接，濾波模塊的輸出與放大模塊連接，放大模塊的輸出和驅(qū)動(dòng)模塊的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊的輸出均與混頻模塊連接，混頻模塊的輸出與濾波模塊連接，濾波模塊與放大模塊連接，放大模塊輸出信號(hào)。
[0089]如圖14和圖15所示，在發(fā)射通道，70 MHz (上行遙控信號(hào))/160MHz (下行遙測(cè)/圖像信號(hào))中頻信號(hào)進(jìn)入本模塊后，經(jīng)與變頻本振混頻變至1430MHz (上行遙控信號(hào))/1520±40MHz (下行遙測(cè)/圖像信號(hào))內(nèi)(每個(gè)無人機(jī)占用7MHz帶寬，共5組無人機(jī)，頻段間隔約10MHz，即占用80MHz帶寬)，經(jīng)放大后進(jìn)行數(shù)控衰減，衰減范圍為30dB，使信號(hào)具有30dB動(dòng)態(tài)范圍。然后將信號(hào)放大到IW作為下行信號(hào)輸出。其中數(shù)控衰減器需5位并行碼控制，本振需SPI碼控制。
[0090]在接收通道，1430MHz (上行遙控信號(hào))/1520±40MHz (下行遙測(cè)/圖像信號(hào))信號(hào)經(jīng)低噪放大后濾波再放大，混頻到70±2MHz/160±4MHz中頻。將中頻放大后輸出，輸出功率為-5dBm?OdBm。
【權(quán)利要求】
1.一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:它包括地空寬帶通信模塊、地空窄帶通信模塊和地面間通信模塊，所述的地空寬帶通信模塊用于無人機(jī)偵察圖像和遙測(cè)數(shù)據(jù)的通信傳輸，所述的地空窄帶通信模塊用于無人機(jī)和車載終端、無人機(jī)和手持設(shè)備的遙控?cái)?shù)據(jù)通信，所述的地面間通信模塊用于地面終端之間的通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:所述的地空寬帶通信模塊包括用于無人機(jī)的寬帶發(fā)射端和用于地面設(shè)備的寬帶接收端； 所述的寬帶發(fā)射端包括第一 FPGA、DAC、高頻濾波電路和寬帶射頻發(fā)射模塊，第一 FPGA的數(shù)字信號(hào)輸出與DAC連接，第一 FPGA的功率控制輸出與寬帶射頻發(fā)射模塊連接，DAC的輸出與高頻濾波電路連接，高頻濾波電路的輸出與寬帶射頻發(fā)射模塊連接； 所述的第一 FPGA包括交織模塊、組幀模塊、卷積編碼模塊、QPSK映射模塊、成型濾波模塊、DUC模塊和功率控制模塊，數(shù)據(jù)源輸入交織模塊，交織模塊的輸出與組幀模塊連接，組幀模塊的輸出與卷積編碼模塊連接，卷積編碼模塊的輸出與QPSK映射模塊連接，QPSK映射模塊的輸出與成型濾波模塊連接，成型濾波模塊的輸出與DUC模塊連接，DUC模塊的輸出與DAC連接，功率控制模塊的輸出與寬帶射頻發(fā)射模塊連接； 所述的寬帶接收端包括寬帶射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和第二 FPGA，寬帶射頻接收模塊接收來自外部的通信信號(hào)以及來自第二 FPGA的控制信號(hào)，寬帶射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與第二 FPGA連接，第二 FPGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，第二 FPGA的增益控制輸出與寬帶射頻接收模塊連接，第二 FPGA還通過內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)； 所述的第二 FPGA包括下變頻模塊、AGC控制模塊、小數(shù)抽取模塊、匹配濾波模塊、位同步模塊、頻偏同步模塊、頻域均衡模塊、譯碼/判決模塊、解交織模塊和勻速緩沖模塊，下變頻模塊的輸入與ADC連接，下變頻模塊的輸出與AGC控制模塊連接，AGC控制模塊的增益控制輸出分與射頻接收模塊連接，AGC控制模塊的調(diào)解輸出與小數(shù)抽取模塊連接，小數(shù)抽取模塊的輸出與匹配濾波模塊連接，匹配濾波模塊的輸出與位同步模塊連接，位同步模塊的輸出與頻偏同步模塊連接，頻偏同步模塊的輸出與頻域均衡模塊連接，頻域均衡模塊的輸出與譯碼/判決模塊連接，譯碼/判決模塊的輸出與解交織模塊連接，解交織模塊的輸出與勻速緩沖模塊連接，勻速緩沖模塊的輸出通過內(nèi)部接口輸出調(diào)解增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:所述的地空窄帶通信模塊包括用于地面設(shè)備的窄帶發(fā)射端和用于無人機(jī)的窄帶接收端；所述的窄帶接收端和寬帶發(fā)射端共用同一個(gè)FPGA即第一 FPGA ;所述的窄帶發(fā)射端和寬帶接收端共用同一個(gè)FPGA即第二 FPGA ； 所述的窄帶發(fā)射端包括第二 FPGA、DAC、高頻濾波電路和窄帶射頻發(fā)射模塊，第二 FPGA的數(shù)字信號(hào)輸出與DAC連接，第二 FPGA的功率控制輸出與窄帶射頻發(fā)射模塊連接，DAC的輸出與高頻濾波電路連接，高頻濾波電路的輸出與窄帶射頻發(fā)射模塊連接； 所述的第二 FPGA包括交織模塊、組幀模塊、卷積編碼模塊、QPSK映射模塊、成型濾波模塊、DUC模塊和功率控制模塊，數(shù)據(jù)源輸入交織模塊，交織模塊的輸出與組幀模塊連接，組幀模塊的輸出與卷積編碼模塊連接，卷積編碼模塊的輸出與QPSK映射模塊連接，QPSK映射模塊的輸出與成型濾波模塊連接，成型濾波模塊的輸出與DUC模塊連接，DUC模塊的輸出與DAC連接，功率控制模塊的輸出與窄帶射頻發(fā)射模塊連接； 所述的窄帶接收端包括窄帶射頻接收模塊、中頻濾波模塊、ADC和第一 FPGA窄帶射頻接收模塊接收來自外部的通信信號(hào)以及來自第一 FPGA的控制信號(hào)，窄帶射頻接收模塊的輸出與中頻濾波模塊連接，中頻濾波模塊的輸出與ADC連接，ADC的輸出與第一 FPGA連接，第一 FPGA的時(shí)鐘控制輸出與ADC連接，第一 FPGA的增益控制輸出與窄帶射頻接收模塊連接，第一 FPGA還通過內(nèi)部接口輸出解調(diào)數(shù)據(jù)； 所述的第一 FPGA包括下變頻模塊、小數(shù)抽取模塊、粗頻偏校正模塊、窄帶濾波模塊、位同步模塊、頻偏同步模塊、譯碼/判決模塊、解交織模塊和勻速緩沖模塊，下變頻模塊的輸入與ADC連接，下變頻模塊的輸出與小數(shù)抽取模塊連接，小數(shù)抽取模塊的輸出與粗頻偏校正模塊連接，粗頻偏校正模塊的輸出與窄帶濾波模塊連接，窄帶濾波模塊的輸出與位同步模塊連接，位同步模塊的輸出與頻偏同步模塊連接，頻偏同步模塊的輸出與譯碼/判決模塊連接，譯碼/判決模塊的輸出與解交織模塊連接，解交織模塊的輸出與勻速緩沖模塊連接，勻速緩沖模塊的輸出通過內(nèi)部接口輸出解調(diào)增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:所述的下變頻模塊包括正交混頻電路、低通濾波電路和數(shù)控振蕩電路，正交混頻電路的輸入分別與外部輸入信號(hào)和數(shù)控振蕩電路連接，正交混頻電路輸出1、Q兩路信號(hào)至低通濾波電路，低通濾波電路輸出1、Q兩路信號(hào)至AGC控制模塊，所述的數(shù)控振蕩電路使用CORDIC算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:所述的粗頻偏校正模塊包括正交混頻電路、消除調(diào)制信息電路、FFT電路、譜線峰值搜索電路、計(jì)算頻偏電路和數(shù)控振蕩電路，正交混頻電路接收來自小數(shù)抽取模塊輸出的信號(hào)，正交混頻電路的輸出分別與窄帶濾波模塊和消除調(diào)制信息電路連接，消除調(diào)制信息電路的輸出與FFT電路連接，F(xiàn)FT電路的輸出與譜線峰值搜索電路連接，譜線峰值搜索電路的輸出與計(jì)算頻偏電路連接，計(jì)算頻偏電路的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與正交混頻電路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:所述的位同步模塊包括輸入緩沖模塊、reg模塊、定時(shí)誤差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器、數(shù)控振蕩電路、定時(shí)內(nèi)插模塊、輸出緩沖模塊和兩個(gè)移位寄存器，輸入緩沖模塊的輸入與窄帶濾波模塊連接，輸入緩沖模塊的輸出與reg模塊連接，reg模塊的輸出與其中一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模塊的一路輸出與另一個(gè)移位寄存器連接，此移位寄存器的輸出與定時(shí)誤差模塊連接，定時(shí)誤差估計(jì)模塊的輸出與環(huán)路濾波器連接，環(huán)路濾波器的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與定時(shí)內(nèi)插模塊連接，定時(shí)內(nèi)插模塊的另一路輸出通過輸出緩沖模塊輸出數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:所述的頻偏同步模塊包括正交混頻電路、數(shù)控振蕩電路、相位誤差估計(jì)電路和環(huán)路濾波電路，正交混頻電路、數(shù)控振蕩電路、相位誤差估計(jì)電路和環(huán)路濾波電路組成數(shù)字鎖相環(huán)，夕卜部1、Q兩路輸入與位同步模塊連接，正交混頻電路的輸出分別與相位誤差估計(jì)電路和譯碼/判決模塊連接，相位誤差估計(jì)電路的輸出與環(huán)路濾波電路連接，環(huán)路濾波電路的輸出與數(shù)控振蕩電路連接，數(shù)控振蕩電路的輸出與正交混頻電路連接，所述的數(shù)控振蕩電路實(shí)用DDS算法。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:所述的頻域均衡模塊包括三個(gè)FFT模塊即FFTl、FFT2和FFT3、二個(gè)IFFT模塊即IFFTl和IFFT2、獨(dú)特字搜索模塊、信道估計(jì)模塊、本地獨(dú)特字模塊、補(bǔ)O模塊和信道均衡模塊，輸入信號(hào)分別與FFTl和獨(dú)特字搜索模塊連接，本地關(guān)鍵字模塊的輸出與FFT2連接，獨(dú)特字搜索模塊、FFTl和FFT2的輸出與信道估計(jì)模塊連接，信道估計(jì)模塊的輸出與IFFTl連接，IFFTl的輸出與補(bǔ)O模塊連接，補(bǔ)O模塊的輸出與FFT3模塊連接，F(xiàn)FTl和FFT3的輸出與信道均衡模塊連接，信道均衡模塊與IFFT2連接，IFFT2輸出信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:所述的勻速緩沖模塊包括數(shù)據(jù)緩沖模塊、緩沖量監(jiān)測(cè)模塊、環(huán)路濾波模塊和數(shù)控振蕩模塊，數(shù)據(jù)緩沖模塊接收輸入數(shù)據(jù)和輸入時(shí)鐘，數(shù)據(jù)緩沖模塊的一路輸出與緩沖量監(jiān)測(cè)模塊連接，數(shù)據(jù)緩沖模塊的另一路輸出輸出數(shù)據(jù)，緩沖量監(jiān)測(cè)模塊的輸出與環(huán)路濾波模塊連接，環(huán)路濾波模塊的輸出與數(shù)控振蕩模塊連接，數(shù)控振蕩模塊的一路輸出與數(shù)據(jù)緩沖模塊連接，數(shù)控振蕩模塊的另一路輸出時(shí)鐘信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于無人機(jī)遙測(cè)、遙控和數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于:所述的寬帶射頻接收模塊和寬帶射頻發(fā)射模塊所集成的機(jī)載射頻模塊、窄帶射頻接收模塊和窄帶射頻發(fā)射模塊所集成的地面端射頻模塊結(jié)構(gòu)相同，包括雙工器、發(fā)送端處理模塊、接收端處理模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述雙工器的用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，所述的發(fā)送端處理模塊的輸出與雙工器連接，接收端處理模塊的輸入與雙工器連接，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出分別與發(fā)送端處理模塊和接收端處理模塊連接； 所述的驅(qū)動(dòng)模塊包括晶振、本振、功分模塊、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊和驅(qū)動(dòng)器，本振的兩路輸入分別與晶振和SPI碼連接，本振的輸出與功分模塊連接，功分模塊的兩路輸出分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊連接，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊的輸出分別與發(fā)送端處理模塊和接收端處理模塊連接，驅(qū)動(dòng)器的輸出與發(fā)送端處理模塊連接，所述的驅(qū)動(dòng)器輸出5位并行控制碼； 所述的發(fā)射端處理模塊包括混頻模塊、濾波模塊、放大模塊、數(shù)控衰減模塊、驅(qū)放模塊和功放模塊，混頻模塊的一路輸入為中頻信號(hào)，混頻模塊的另一路輸入與驅(qū)動(dòng)模塊中的其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊連接，混頻模塊的輸出與濾波模塊連接，濾波模塊的輸出與放大模塊連接，放大模塊的輸出和驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)器的輸出均與數(shù)控衰減模塊連接，數(shù)控衰減模塊的輸出與驅(qū)放模塊連接，驅(qū)放模塊的輸出與功放模塊連接，功放模塊的輸出與雙工器連接; 所述的接收端處理模塊包括低噪放大模塊、濾波模塊、放大模塊、混頻模塊、濾波模塊和放大模塊，低噪放大模塊的輸入與雙工器連接，低噪放大模塊的輸出與濾波模塊連接，濾波模塊的輸出與放大模塊連接，放大模塊的輸出和驅(qū)動(dòng)模塊的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大模塊的輸出均與混頻模塊連接，混頻模塊的輸出與濾波模塊連接，濾波模塊與放大模塊連接，放大模塊輸出信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04B7/185GK204244239SQ201420718420
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】李亞斌, 張瀾 申請(qǐng)人:成都中遠(yuǎn)信電子科技有限公司