一种基于软件无线电的零中频接收机系统及其接收方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于软件无线电的零中频接收机系统，包括软件无线电模块、FPGA模块和时钟模块；软件无线电模块和时钟模块相连接，软件无线电模块和时钟模块均通过SPI总线与FPGA模块相连接；软件无线电模块用于接收射频信号，将射频信号处理为基带信号，并传输至FPGA模块；时钟模块用于向FPGA模块和软件无线电模块同步传输时钟信号；FPGA模块用于将接收的基带信号，并将其转变为原始信号。该一种基于软件无线电的零中频接收机系统兼容性好、信息处理快。

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件无线电的零中频接收机系统及其接收方法
本专利技术属于无线电
，具体涉及一种基于软件无线电的零中频接收机系统及其接收方法。
技术介绍
软件无线电是近几年出现的一种新的通信技术，它突破了以前不同通信功能和频段的通信平台不能相互通信的弊端。现有的软件无线电平台使用离散器件搭建，且搭建出来的软件无线电平台器件功耗大，成本高，需要技术人员具有丰富的硬件设计和射频信号处理的经验，对软件方面的门槛要求高。而且随着3G、4G甚至是5G通信标准的共存，全球存在多个频段，传统的软件无线电设计方案需要不同的硬件平台支持不同的通信协议和频段，开发周期长，设计成本高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种兼容性好、信息处理快的基于软件无线电的零中频接收机系统及其接收方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，一种基于软件无线电的零中频接收机系统，包括软件无线电模块、FPGA模块和时钟模块；软件无线电模块和时钟模块相连接，软件无线电模块和时钟模块均通过SPI总线与FPGA模块相连接；该软件无线电模块用于接收射频信号，将射频信号处理为基带信号，并传输至FPGA模块；时钟模块用于向FPGA模块和软件无线电模块同步传输时钟信号；FPGA模块用于将接收的基带信号转变为原始信号。进一步地，该软件无线电模块包括I路和Q路两个支路，I路和Q路均包括依次相连接的低噪声放大器、混频器、跨阻放大器、低通滤波器，A/D转换模块、CIC滤波器、HB滤波器和FIR滤波器；两个低噪声放大器的输入端均与射频模块相连接；两个FIR滤波器均用于与FPGA模块相连接；软件无线电模块还包括一个数控振荡器，数控振荡器与I路和Q路的混频器均相连接。本专利技术公开了一种基于软件无线电的零中频接收机系统的接收方法，使用上述的一种基于软件无线电的零中频接收机系统，该接收方法如下：射频信号分两路分别输入对应的I路和Q路的低噪声放大器，低噪声放大器放大接收的射频信号的小信号，然后将放大后的射频信号传输至混频器，同时，混频器接收数控振荡器传输的频率信号，进行混频，将高频射频信号下变频为对应的I和Q基带信号，传输至对应的跨阻放大器，对应的跨阻放大器将接收到的对应的基带信号，去除杂波，传输至对应的低通滤波器，对应的低通滤波器滤出放大后的基带信号中的较高频率的信号，通过对应的A/D转换模块传输至对应的CIC滤波器，对应的CIC滤波器对经过处理的基带信号进行高速收取滤波，降低基带信号的频率；传输至对应的HB滤波器，对应的HB滤波器进行高速抽取滤波，用于降低基带信号的频率，得到对应的低通基带信号频率，传输至对应的FIR滤波器，对应的FIR滤波器补偿低通基带信号，对低通基带信号整形和匹配滤波，传输至FPGA模块。本专利技术基于软件无线电的零中频接收机系统及其接收方法具有如下优点：1.组件少，降低开发成本及周期，且操作简单，同时还可以实现功能升级与即使系统更新。2.数控振荡器可调频率，实现对对新、旧体制电台的兼容。3.使通信协议可编写，实现和其他任意电台建立通信关系，并可将其视作为其他电台的射频中继，4.选用串联的CIC滤波器、HB滤波器和FIR滤波器，降低了采样速率，能够接收高频率射频信号，实现了信息的高速传输，实现了能够接收高频率射频信号，信息处理更快。附图说明图1为一种基于软件无线电的零中频接收机系统的结构示意图；图2为本专利技术中软件无线电模块的结构示意图；其中：1.软件无线电模块；1-1.低噪声放大器；1-2.混频器；1-3.跨阻放大器；1-4.低通滤波器；1-5.A/D转换模块；1-6.CIC滤波器；1-7.HB滤波器；1-8.FIR滤波器；1-9.数控振荡器；2.时钟模块；3.FPGA模块。具体实施方式本专利技术一种基于软件无线电的零中频接收机系统，如图1所示，包括软件无线电模块1、FPGA模块3和时钟模块2；软件无线电模块1和时钟模块2相连接，软件无线电模块1和时钟模块2均通过SPI总线与FPGA模块3相连接；软件无线电模块1用于接收射频信号，将射频信号处理为基带信号，并传输至FPGA模块3；时钟模块2用于向FPGA模块3和软件无线电模块1同步传输时钟信号；FPGA模块3用于将接收的基带信号转变为原始信号。原始信号可以是视频图片信号，该信号可以通过视频图像处理，通过显示屏显示出视频和图像。也可以是单纯的数字信号，通过显示屏显示出想要的信息。采用ofdm解调方式，不仅能传输语音信息，还能传输图像，传真等信息，满足现有的数据传输多样化的需求。上述时钟模块2为软件无线电模块1与FPGA模块3提供同步时钟，本专利技术中选用HMC7043，其最高工作频率可达8GHz，具有整数模式和小数模式。噪声基底在整数模式下为-233dBc/Hz，小数模式下为-230dBc/Hz；采用Delta-sigma调制技术改善了分数杂散性能并有周期滑步抑制功能，最高参考输入频率高达350MHz，在整数模式下鉴相频率最高为115MHz，在小数模式下鉴相频率最高为100MHz，最小可至DC；该芯片有八个供电引脚，其中电荷泵部分的供电电压为5V，其他供电均为3.3V；5V电流典型值6mA；3.3V电流典型值52mA，完全满足设计需要。上述FPGA模块3选用xilinxZynq板，Zynq板从架构上可以划分为两大模块，一个是处理器系统PS，另一个是可编程逻辑PL，PS由APU、内存接口、IO外设、互连线4大模块组成。PL部分包含：可配置逻辑，36Kb块RAM，DSP切片，可编程IO块XADC。如图2所示，该软件无线电模块1包括I路和Q路两个支路，I路和Q路均包括依次相连接的低噪声放大器1-1、混频器1-2、跨阻放大器1-3、低通滤波器1-4，A/D转换模块1-5、CIC滤波器1-6、HB滤波器1-7和FIR滤波器1-8；两个所述低噪声放大器1-1的输入端均与射频模块相连接；两个FIR滤波器1-8均用于与FPGA模块3相连接；软件无线电模块1还包括一个数控振荡器1-9，数控振荡器1-9与I路和Q路的混频器1-2均相连接。I路和Q路分别得到的是和I,Q两路信号分别为信号的同相分量和正交分量，它们携带着所有有用的信号。本专利技术公开了一种基于软件无线电的零中频接收机系统的接收方法，使用上述的一种基于软件无线电的零中频接收机系统，该接收方法如下：射频信号分两路分别输入对应的I路和Q路的低噪声放大器1-1，所述低噪声放大器1-1放大接收的射频信号的小信号，然后将放大后的射频信号传输至混频器1-2，同时，所述混频器1-2接收数控振荡器1-9传输的频率信号，进行混频，将高频射频信号下变频为对应的I和Q基带信号，传输至对应的跨阻放大器1-3，对应的跨阻放大器1-3将接收到的对应的基带信号，去除杂波，传输至对应的低通滤波器1-4，对应的低通滤波器1-4滤出放大后的基带信号中的较高频率的信号，通过对应的A/D转换模块1-5传输至对应的CIC滤波器1-6，抽取因子选择为8，对应的CIC滤波器1-6对经过处理的基带信号进行高速收取滤波，降低基带信号的频率；传输至对应的HB滤波器1-7，抽取因子选择为2，对应的HB滤波器1-7进行高速抽取滤波，用于降低基带信号的频率，得到对应的低通基带信号频率，传输至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软件无线电的零中频接收机系统，其特征在于，包括软件无线电模块(1)、FPGA模块(3)和时钟模块(2)；所述软件无线电模块(1)和时钟模块(2)相连接，所述软件无线电模块(1)和时钟模块(2)均通过SPI总线与FPGA模块(3)相连接；所述软件无线电模块(1)用于接收射频信号，将射频信号处理为基带信号，并传输至FPGA模块(3)；所述时钟模块(2)用于向FPGA模块(3)和软件无线电模块(1)同步传输时钟信号；所述FPGA模块(3)用于接收基带信号，并将其转变为原始信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于软件无线电的零中频接收机系统，其特征在于，包括软件无线电模块(1)、FPGA模块(3)和时钟模块(2)；所述软件无线电模块(1)和时钟模块(2)相连接，所述软件无线电模块(1)和时钟模块(2)均通过SPI总线与FPGA模块(3)相连接；所述软件无线电模块(1)用于接收射频信号，将射频信号处理为基带信号，并传输至FPGA模块(3)；所述时钟模块(2)用于向FPGA模块(3)和软件无线电模块(1)同步传输时钟信号；所述FPGA模块(3)用于接收基带信号，并将其转变为原始信号。2.按照权利要求1所述的一种基于软件无线电的零中频接收机系统，其特征在于，所述软件无线电模块(1)包括I路和Q路两个支路，所述I路和Q路均包括依次相连接的低噪声放大器(1-1)、混频器(1-2)、跨阻放大器(1-3)、低通滤波器(1-4)，A/D转换模块(1-5)、CIC滤波器(1-6)、HB滤波器(1-7)和FIR滤波器(1-8)；两个所述低噪声放大器(1-1)的输入端均与射频模块相连接；两个所述FIR滤波器(1-8)均用于与FPGA模块(3)相连接；所述软件无线电模块(1)还包括一个数控振荡器(1-9)，所述数控振荡器(1-9)与I路和Q路的混频器(1-2)均相连接。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：田丰，袁良晨，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61