气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构技术方案

气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构，由信号调理模块、FPGA逻辑控制模块、单端转差分放大模块、ADC模块、时钟模块、PCI总线模块构成，所述信号调理模块连接单端转差分放大模块，单端转差分放大模块连接ADC模块，ADC模块连接FPGA逻辑控制模块，FPGA逻辑控制模块连接时钟模块、PCI总线模块。本实用新型专利技术针对现有气象传真机射频前端的缺点，以FPGA及高速ADC为核心器件研发新型接收机射频前端硬件电路，利用中频数字化方案，射频信号通过振荡器进行一次下变频，利用高速ADC进行模数变换，由FPGA对基带信号进行解调。

System structure of zero if digital front end circuit of meteorological facsimile machine

System structure of facsimile machine zero intermediate frequency digital front-end circuit, a signal conditioning module, FPGA logic control module, single ended to differential amplifier module, ADC module, clock module, PCI bus module, the signal conditioning module is connected with the single ended to differential amplifier module, single ended to differential amplifier module connected to ADC the ADC module is connected with the FPGA module, logic control module, FPGA logic control module is connected with the clock module, PCI bus module. The utility model for the existing facsimile machine RF front-end shortcomings, using FPGA and ADC as the core component of high-speed development of new RF front-end hardware circuit, using digital intermediate frequency scheme, a radio frequency signal through the oscillator frequency, mode number transform using high-speed ADC signal demodulation by FPGA.

【技术实现步骤摘要】
气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构
本技术涉及气象传真机领域，特别是涉及气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构。
技术介绍
老式无线气象传真机采用超外差式接收机构成接收系统，但其对硬件设备的要求高，且适应信号的能力比较差。由于存在混频的缘故，使得系统中出现多个不同频率的信号，不同信号之间互相可以干扰对方，这样系统的稳定性达不到理想效果。随着软件无线电技术得不断发展，基于FPGA的直接下变频宽带接收机逐渐发展起来，它是依靠软件无线电思想的将模拟接收机进行数字化和软件化新一代产品，它利用软件解调的方式去代替了传统的硬件解调。老式接收机因为多次混频造成的镜像干扰、硬件依赖性强、电路不易调试的缺点因此被克服。气象传真机在船舶工业中应用非常广泛，传统的超外差式气象传真接收机的前端电路采用模拟电路实现两次下变频和解调，所用分立元件多，功耗大，体积大，且调试、维护比较困难。随着计算机和信号处理技术的飞速发展，结合数字信号处理和通信技术的软件无线电技术的诞生，使得气象传真接收机的前端电路采用数字化处理，实现基于数字信号处理的下变频，并最终采用数字解调成为可能，这种数字化的前端电路更利于通过软件实现信号的接收和后处理。当前气象传真机在技术层面有如下几点缺点：1、由于采用两级超外差结构，导致组合干扰频率点多。因为下变频器并非一个理想乘法器，而是一个能完成相乘功能的非线性器件，它将进入的有用信号与射频信号及存在的干扰信号混合产生组合频率，若组合频率落在中频频带内，便会对有用信号造成一定的干扰。2、现型接收机射频前端已模拟器件为主要部件，搭建的成品体积大功耗高，不利于接收机小型化、器件较多通用性和稳定性都较差，且不利于维修。
技术实现思路
本技术的目的是提供气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构，针对现有气象传真机射频前端的缺点，以FPGA及高速ADC为核心器件研发新型接收机射频前端硬件电路，利用中频数字化方案，射频信号通过振荡器进行一次下变频，利用高速ADC进行模数变换，由FPGA对基带信号进行解调。本技术的目的通过以下技术方案来实现：气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构，由信号调理模块、FPGA逻辑控制模块、单端转差分放大模块、ADC模块、时钟模块、PCI总线模块构成，所述信号调理模块连接单端转差分放大模块，单端转差分放大模块连接ADC模块，ADC模块连接FPGA逻辑控制模块，FPGA逻辑控制模块连接时钟模块、PCI总线模块。所述信号调理模块由滤波电路、前置高频放大电路构成，滤波电路采用椭圆参数滤波器，前置高频放大电路采用NEC公司的高频三极管2SC4226作为放大器件。所述FPGA逻辑控制模块，选定FPGA芯片为Altera公司的EP3C10E144C7型号芯片。所述单端转差分放大模块，采用AD8370为单端转差分放大电路的芯片。所述时钟模块，采用ADT4-1WT为主芯片，ZPB-26为晶振。所述ADC模块，模数转换芯片采用的是ADS4145高精度ADC。所述PCI总线模块，采用PCI9030总线适配器。本技术的有益效果：本技术的气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构，针对现有气象传真机射频前端的缺点，以FPGA及高速ADC为核心器件研发新型接收机射频前端硬件电路，利用中频数字化方案，射频信号通过振荡器进行一次下变频，利用高速ADC进行模数变换，由FPGA对基带信号进行解调。附图说明图1是本技术内部信号调理模块的示意图；图2是本技术内部单端转差分放大模块的示意图；图3是本技术内部时钟模块的示意图；图4是本技术内部ADC模块的示意图；图5是本技术内部FPGA逻辑控制模块的示意图；图6是本技术内部PCI总线模块的示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细说明。实施例1气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构，由信号调理模块、FPGA逻辑控制模块、单端转差分放大模块、ADC模块、时钟模块、PCI总线模块构成，所述信号调理模块连接单端转差分放大模块，单端转差分放大模块连接ADC模块，ADC模块连接FPGA逻辑控制模块，FPGA逻辑控制模块连接时钟模块、PCI总线模块。所述信号调理模块由滤波电路、前置高频放大电路构成，滤波电路采用椭圆参数滤波器，前置高频放大电路采用NEC公司的高频三极管2SC4226作为放大器件。所述FPGA逻辑控制模块，选定FPGA芯片为Altera公司的EP3C10E144C7型号芯片。所述单端转差分放大模块，采用AD8370为单端转差分放大电路的芯片。所述时钟模块，采用ADT4-1WT为主芯片，ZPB-26为晶振。所述ADC模块，模数转换芯片采用的是ADS4145高精度ADC。所述PCI总线模块，采用PCI9030总线适配器。实施例2如图1所示，本技术内部信号调理模块的示意图；信号调理模块的目的就是将模拟信号通过滤波放大等处理后使其转变成满足AD采集要求的数据。信号传播过程中会被各种类型的杂波所干扰，例如电磁干扰、相邻信道混叠的干扰等等。因此当信号从天线处接收到接收机之后第一步要对把信号中的杂波滤除。首先采用信号调理模块进行对信号进行调理、滤除杂波。此外，信号由于自身功率很低，而且还会面临自由空间损耗和雨衰、地干扰和其他许多自然因素造成的损耗，为防止出现噪声干扰，我们选用无源的滤波器，而且通带纹波越小越好、阻带衰减应越大越好。从天线接收到电台调制完成得单边带射频信号，为了使传输功率达到最大，在传输途中负载阻抗和信源内阻抗之间应当相等，并且为了适当改善噪声系数我们选用R2=12K来进行阻抗匹配，以达到信号最佳传输效果。D2、D3、D4、D5通过这四个二极管来构成过压保护电路，用以防止天线端突然出现过高或过低的电瓶而造成电路板烧毁的现象。C201、C214、C22、L8构成LC选频电路。D6、D7与D8、D9两两一对构成频段选择电路，传真机根据实际工作需要,对不同的频道进行精确的选择。当我们想选取载波信号频段为2-15Mhz时我们通过FPGA来控制Band1为直流高电平，则D6、D7被导通，Band1相关电路通路，经滤波后只留下2-15Mhz的无线电信号。同理当欲选取的信号为15-30MHZ时我们通过FPGA控制使Band2相关电路通路。为了获得陡峭得过渡特性及通带纹波平缓度，两段带通滤波器均采用椭圆参数滤波器。经滤波、频段选择处理后，信号流向前置高频放大器进行放大。实施例3如图2所示，本技术内部单端转差分放大模块的示意图；差分信号又叫做差模信号，它与只有一根信号线，一根地线的传输线并不同，差分信号线两根信号线都是用来传递信号的，但是两根线上的两个信号具有相等的振幅，完全相反的相位。信号在接收处通过计算这两根信号线上的电压的差值来决定发送端发送的信息到底是什么，且在PCB绘制过程中表示差分信号的印制导线必须满足是长度相等、宽度相同、互相紧密靠近、而且走势尽量相同的两根线这几点要求。差分信号具有以下优点：1、易识别小信号。2、几乎不受外部电磁干扰，一个干扰源影响差分信号的每一段几乎是相同程度的，因此干扰源是共模信号，而信号接收端通过比较差分线电压差异来决定信号值是0还是1，这意味着接收端将忽略两个导体上出现的相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构，其特征在于：由信号调理模块、FPGA逻辑控制模块、单端转差分放大模块、ADC模块、时钟模块、PCI总线模块构成，所述信号调理模块连接单端转差分放大模块，单端转差分放大模块连接ADC模块，ADC模块连接FPGA逻辑控制模块，FPGA逻辑控制模块连接时钟模块、PCI总线模块。

【技术特征摘要】
1.气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构，其特征在于：由信号调理模块、FPGA逻辑控制模块、单端转差分放大模块、ADC模块、时钟模块、PCI总线模块构成，所述信号调理模块连接单端转差分放大模块，单端转差分放大模块连接ADC模块，ADC模块连接FPGA逻辑控制模块，FPGA逻辑控制模块连接时钟模块、PCI总线模块。2.根据权利要求1所述的气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构，其特征在于：所述信号调理模块由滤波电路、前置高频放大电路构成，滤波电路采用椭圆参数滤波器，前置高频放大电路采用NEC公司的高频三极管2SC4226作为放大器件。3.根据权利要求1所述的气象传真机零中频数字化前端电路的系统结构，其特征在于：所述FPGA逻辑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冰，李相武，王瑛，费浚纯，吴佳男，
申请(专利权)人：哈尔滨恒誉名翔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23