专利名称：基于北斗卫星授时系统的无线电台跳频同步控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及战术无线电台的跳频同步控制装置，适用于在无中心基站的情况下，为军用跳频无线电台提供快速，稳定的同步控制应用。
背景技术：
军用战术电台的跳频技术对于保密通信和电子对抗都具有很大的意义，但是跳频的同步技术却制约了该技术的发展。目前跳频电台常用的自同步法，字头同步法等多占用了频率资源，而且还会引发跳频图案周期和跳频频率数之间的矛盾，从而使得整体方案的设计变得困难。而利用参考时钟法来达到跳频的同步则较为简单，但是却需要中心基站来 发布全网参考时钟，从而极大的降低了跳频通信网的抗毁性。
实用新型内容本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处，而提供一种实现简单，较为可靠的跳频同步装置。本实用新型的基本方法是利用北斗卫星天基授时，参考时钟法为全网电台提供同步时钟。由于本实用新型采用的是北斗卫星单向授时方式，利用北斗授时系统为全网提供一个高精度的，可靠的参考时钟源，实现跳频同步。本实用新型还具有隐蔽性好，初始同步时间和迟入网同步时间短，同步保持时间长，同步可靠等优点。本实用新型的目的是这样实现的一种基于北斗卫星授时系统的无线电台跳频同步控制装置，包括A/D2、中频数字信号处理单元3、跳频指令发生器5和DDS 6，其特征在于还包括北斗卫星射频模块I和数据处理单元4 ;所述北斗卫星射频模块I接收将北斗卫星发送的无线信号，并将其转换为Odbm的中频模拟信号，传给A/D2，以变成数字信号；中频数字信号处理单元3将从A/D2发送来的数字中频信号进行卫星波束信号的解扩、解调和同步，并将得到的解调数据和卫星下传数据的帧同步信号，通过地址总线和数据总线传送给数据处理单元4 ;数据处理单元4根据中频数字信号处理单元3提供的解调数据，完成卫星信号的维特比译码，校验和数据拼装，计算卫星轨道数据的平滑滤波和最优估计，并进一步计算出电波的电离层校正、电波的延时和多普勒校正，并最终将TOD时间信息输出给跳频指令发生器5 ;跳频指令发生器5根据数字处理单元)提供的基准时间信号，结合本地坐标，根据球面相交算法，计算出标准时间信息(TOD)，并以TOD为基础，给出精度小于IOOns的IPPS (秒脉冲信号)，然后将这些时钟信号输出至电台的跳频指令发生器5，作为标准时钟信号；跳频指令发生器5以这些标准时钟信号为基础，产生跳频指令，对DDS (直接数字频率合成器)进行控制。其中，所述北斗卫星射频模块I包括第一级低噪放7-1、第二级低噪放7-2、介质滤波器8、混频器9、第一级中频放大器10-1、第二级中频放大10-2、第一级LC滤波器11-1、第二级LC滤波器11-2、本地时钟12、频率综合器13和AGC 14 ;第一级低噪放7_1将接收的2491. 75MHz的北斗卫星射频信号放大后，经介质滤波器8滤波，再利用第二级低噪放7_2进行第二次放大；同时本地时钟12经过频率综合器13得到70. 15MHz的信号，然后将第二级低噪放7-2输出的信号和频率综合器13的输出信号，利用混频器9进行混频，混频后的信号在依次经过第一级中频放大器10-1、第一级LC滤波器11-1、第二级中频放大器10-2和第二级LC滤波器11-2放大滤波后，得到70. 15MHz的中频信号，再送至AGC 14将信号增益稳定至Odbm后，送至A/D2。其中，所述数据处理单元4包括数据缓存模块15、译码计算模块16、本地坐标信息存储器17、时基计算18和相位检测模块19 ;所述数据缓存模块15将从中频数字信号处理单元3传来的数据进行缓存，然后交付译码计算模块16以完成北斗卫星信号的译码、校验和拼装，然后结合本地坐标信息存储器17提供的本地坐标信息，用时基计算模块18计算出时基信息；另外，数据缓存模块15的数据还需要提·供给相位检测模块19，然后将检测的相位信息和时基计算的结果提供给定时合成模块20，以完成定时信号输出。本实用新型相比背景技术具有如下优点I.本实用新型所采用的卫星授时来自于我国具有完全自主知识产权的北斗卫星系统，安全性高于美方的GPS系统；2.本实用新型采用的被动单向授时，无需向北斗卫星和北斗地面站发送信息，因此具有良好的隐蔽性；3.本实用新型利用北斗卫星授时，为组网跳频战术电台提供了统一的，高精度时基标准，在进行同步控制时，无需电台之间发送同步字头，也无需电台之间额外开辟频率发送同步信号，因此增加了信道的利用率，还降低了电台的设计难度；4.本实用新型利用卫星授时，为电台提供高精度时基信号，使得电台初始同步时间和迟入网同步时间短，同步保持时间长，同步可靠；
图I是本实用新型实施例的电原理方框图。图2是本实用新型射频模块的电原理方框图。图3是本实用新型数据处理模块的电原理方框图。
具体实施方式
参照图I至图3，本实用新型包括北斗卫星射频模块1，数字中频处理模块3，数据处理单元4，跳频指令发生器5，如图I所示。图I为本实用新型实施的电原理方框图。其中射频模块I是将北斗卫星发布的广播信号截获，并将其下变频至中频后，由A/D 2将模拟中频信号转换成数字中频信号，提供给中频数字信号处理单元3，以进行初步解调，提取出卫星广播的基本帧数据。然后这些帧数据会通过数字总线传送给数据处理单元4，由该单元完成卫星广播数据的译码，校验，数据拼装，并进一步完成电波时延计算，多普勒修正等计算，并输出标准时间信息和高精度的秒脉冲信号。实例中的射频模块I由分立元件组成，中频数字信号处理单元3采用美国Altera公司生产的CycloneII型FPGA制作，数据处理单元4采用中国无锡德斯普公司的SB3500制作。所述北斗卫星射频模块包括第一级低噪放7-1、第二级低噪放7-2、介质滤波器8、混频器9、第一级中频放大器10-1、第二级中频放大10-2、第一级LC滤波器11-1、第二级LC滤波器11-2、本地时钟12、频率综合器13和AGC 14，如图2所示。图2是本实用新型射频模块的电原理方框图。模块输入端口为北斗授时天线，将2491. 75MHz的北斗卫星射频信号通过第一级低噪放7-1作放大后，经介质滤波器8滤波后，再次利用第二级低噪放7-2放大。同时本地时钟12经过频率综合器13得到70. 15MHz的信号，然后将第二级低噪放7_2输出的信号和频率综合器13的输出信号，利用混频器9进行混频。混频后的信号在经过第一级中频放大器10-1，第一级LC带通滤波器11-1，第二级中频放大器10-2，第二级LC带通滤波器11-2两次放大滤波后，得到70. 15MHz的中频信号，再送至AGC 14，将信号增益稳定至Odbm后，送至A/D 2。实例中第一级低噪放7-1和第二级低噪放7_2为MGA8563，介质滤波器8为DFC2491K系列，混频器9采用Maxim公司的2682，第一级中频放大器10_1和第二级中频放大10-2采用的是AD公司的AD8354，频率综合器13采用的是AD公司的AD4360，AGC14则是有可变增益放大器AD8369和差分放大器AD8132组成。A/D 2的输出给中频数字信号处理单元3，并由中频数字信号处理单元3利用软件完成卫星波速信号的解调。中频数字信号处理单元3的将解调后的数据通过总线输出数字处理单元4。所述数字处理单元4会根据必要的算法，完成北斗卫星信号的译码，校验，拼装，并进一步结合本地坐标计算出标准时间信息(TOD)，并给出精度小于IOOns的IPPS (秒 脉冲信号)，然后将这些时钟信号输出至电台的跳频指令发生器5，供其对DDS (直接数字频率合成器)进行控制。本实用新型简要工作原理如下北斗卫星射频模块I接收到北斗卫星的广播数据，经过第一级低噪放7-1，介质滤波器8，第二级低噪放7-2两级滤波放大后，下变频至70. 15MHzz中频后，再通过第一级中频放大器10-1和第二级中频放大10-2、第一级LC滤波器11-1和第二级LC滤波器11_2整形放大后，由AGC 14将信号增益稳定在Odbm后，由中频数字信号处理单元3对信号进行解调后，再利用高效数据处理单元4计算出标准时间信息和高精度秒脉冲信号，提供给跳频指令发生器5，进行跳频同步控制。
权利要求1.一种基于北斗卫星授时系统的无线电台跳频同步控制装置，包括A/D(2)、中频数字信号处理单元(3)、跳频指令发生器(5)和DDS(6)，其特征在于还包括北斗卫星射频模块(I)和数据处理单元(4);所述北斗卫星射频模块(I)接收将北斗卫星发送的无线信号，并将其转换为Odbm的中频模拟信号，传给A/D (2)，以变成数字信号；中频数字信号处理单元(3)将从A/D(2)发送来的数字中频信号进行卫星波束信号的解扩、解调和同步，并将得到的解调数据和卫星下传数据的帧同步信号，通过地址总线和数据总线传送给数据处理单元(4);数据处理单元⑷根据中频数字信号处理单元(3)提供的解调数据，完成卫星信号的维特比译码，校验和数据拼装，计算卫星轨道数据的平滑滤波和最优估计，并进一步计算出电波的电离层校正、电波的延时和多普勒校正，并最终将TOD时间信息输出给跳频指令发生器(5);跳频指令发生器(5)根据数据处理单元(4)提供的基准时间信号，结合本地坐标，根据球面相交算法，计算出标准时间信息，并以该标准时间信息为基础，给出精度小于IOOns的秒脉冲信号，然后将这些时钟信息输出至电台的跳频指令发生器(5)，作为标准时钟信号；跳频指令发生器(5)以这些标准时钟信号为基础，产生跳频指令，对DDS进行控制。
2.根据权利要求I所述的基于北斗卫星授时系统的无线电台跳频同步控制装置，其特征在于所述北斗卫星射频模块(I)包括第一级低噪放(7-1)、第二级低噪放(7-2)、介质滤波器(8)、混频器(9)、第一级中频放大器(10-1)、第二级中频放大器(10-2)、第一级LC滤波器(11-1)、第二级LC带滤波器(11-2)、本地时钟(12)、频率综合器(13) AGC (14);第一级低噪放(7-1)将接收的2491. 75MHz的北斗卫星射频信号放大后，经介质滤波器(8)滤波，再利用第二级低噪放(7-2)进行第二次放大；同时本地时钟(12)经过频率综合器(13)得到70. 15MHz的信号，然后将第二级低噪放(7-2)输出的信号和频率综合器(13)的输出信号，利用混频器(9)进行混频，混频后的信号在依次经过第一级中频放大器(10-1)、第一级LC滤波器(11-1)、第二级中频放大器(10-2)和第二级LC滤波器(11-2)放大滤波后，得到70. 15MHz的中频信号，再送至AGC (14)将信号增益稳定至Odbm后，送至A/D (2)；
3.根据权利要求I或2所述的基于北斗卫星授时系统的无线电台跳频同步控制装置，其特征在于所述数据处理单元(4)包括数据缓存模块(15)、译码计算模块(16)、本地坐标信息存储器(17)、时基计算模块(18)和相位检测模块(19);所述数据缓存模块(15)将从中频数字信号处理单元(3)传来的数据进行缓存，然后交付译码计算模块(16)以完成北斗卫星信号的译码、校验和拼装，然后结合本地坐标信息存储器(17)提供的本地坐标信息，用时基计算模块(18)计算出时基信息；另外，数据缓存模块(15)的数据还需要提供给相位检测模块(19)，然后将检测的相位信息和时基计算的结果提供给定时合成模块(20)，以完成定时信号输出。
专利摘要本实用新型公开了一种基于北斗卫星授时系统的无线电台跳频同步控制装置，包括A/D转换器、中频数字信号处理单元、跳频指令发生器、DDS、北斗卫星射频模块和数据处理单元。该实用新型涉及军事通信领域中的跳频通信技术中的同步技术和卫星导航技术中的卫星授时技术。它利用北斗导航系统的单向授时方式，为电台的接收方和发射方提供一个准确而可靠的时钟，并以此时钟为时间参考，来实现接收方和发送方的跳频图案同步。该实用新型具有方案实现简单，同步保持时间长的特点，适用于无中心基站条件下的无线电台的跳频同步控制。
文档编号H04B1/7156GK202798695SQ20122044492
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者肖永剑 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所