基于arm技术的无线电监测接收系统及其接收方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于ARM技术的无线电监测接收系统及其接收方法，涉及无线电监测【技术领域】，包括天线A、射频前端、A/D转换器、DDC控制器、CPLD、ARM系统板、无线传输模块和电源系统，所述天线A、射频前端、A/D转换器、DDC控制器、CPLD、ARM系统板和无线传输模块依次电通信连接；所述无线传输模块电通信连接有天线B；所述天线A、射频前端、A/D转换器、DDC控制器、CPLD、ARM系统板和无线传输模块分别与电源系统电连接。本无线电监测接收系统对实时多任务具有较强的支持和处理能力，并且响应时间短，能够存储无线电数字信号，并且还具有可扩展的处理器结，可以嵌入扩展各种功能的嵌入式系统。
【专利说明】基于ARM技术的无线电监测接收系统及其接收方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及无线电监测【技术领域】，尤其涉及一种基于ARM技术的无线电监测接收系统及其接收方法。
【背景技术】
[0002]无线电监测接收系统是无线电检测最为重要的系统，现有的无线电检测系统在接收机或接收系统上存在诸多的问题。一、对实时多任务的无线电信号检测或接收的支持能力较差，甚至不能完成多任务的操作，并且中断操作的响应时间短；二、传统的无线电检测接收系统中没有数据存储区域，无法存储无线电数字信息，往往导致其处理能力较差；三、传统的接收系统没有可扩展的处理器结构，无法扩展嵌入式系统，也就无法进行后续的系统更新或添加。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于ARM技术的无线电监测接收系统，该无线电监测接收系统对实时多任务具有较强的支持和处理能力，并且响应时间短，能够存储无线电数字信号，并且还具有可扩展的处理器结，可以嵌入扩展各种功能的嵌入式系统，能够有效地解决上述技术问题。
[0004]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0005]一种基于ARM技术的无线电监测接收系统，包括天线A、射频前端、A/D转换器、DDC控制器、CPLD、ARM系统板、无线传输模块和电源系统，所述天线A、射频前端、A/D转换器、DDC控制器、CPLD、ARM系统板和无线传输模块依次电通信连接；所述无线传输模块电通信连接有天线B ;所述天线A、射频前端、A/D转换器、DDC控制器、CPLD, ARM系统板和无线传输模块分别与电源系统电连接。
[0006]为了更好地实现本发明，所述电源系统包括开关电源和DC/DC。
[0007]本发明提供一种优选的射频前端结构技术方案是:所述射频前端包括有RF输入模块、预选器、混频器A、混频器B、调整器、一本振模块、二本振模块、IOM晶体、中频滤波模块、ADC时钟、采样时钟输出模块和中频输出模块；所述RF输入模块、预选器、混频器A、混频器B、中频滤波模块和中频输出模块依次电通信连接；所述一本振模块与混频器A电通信连接，所述二本振模块与混频器B电通信连接，并且一本振模块与二本振模块电通信连接；所述一本振模块、IOM晶体、ADC时钟和采样时钟输出模块依次电通信连接。
[0008]本发明优选接收的无线电信号频率为:所述天线A接收20MHz?3GHz的无线电信号。
[0009]作为优选，所述A/D转换器、DDC控制器、CPLD分别通过PCI接口与ARM系统板电
通信连接。
[0010]作为优选，所述ARM系统板与无线传输模块通过LAN接口电通信连接。
[0011]作为优选，所述电源系统与射频前端采用J30-15ZKWP接口电通信连接。[0012]作为优选，所述中频输出模块、采样时钟输出模块分别与A/D转换器采用SMA-K接口电通信连接。
[0013]一种基于ARM技术的无线电监测接收方法，其接收方法如下:
[0014]接收信号:天线A接收20MHz~3GHz频率区间的无线电信号；
[0015]处理信号:20MHz~3GHz频率区间的无线电信号经过射频前端处理至60MHz的中
频信号；
[0016]模数转换过程:60MHz的中频信号经A/D转换器进行模数转换，并将60MHz的中频信号转换为数字信号； [0017]变频过程:经过模数转换过程转换后的数字信号经过DDC控制器进行变频和滤波处理；
[0018]缓存信号:将经过变频和滤波处理的数字信号存储至CPLD中；
[0019]无线通信传输:数字信号通过ARM系统板进行通信协议处理，ARM系统板进行配置并将数字信号传输至无线传输模块中，然后经过天线B传输该数字信号。
[0020]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0021](I)本无线电监测接收系统对实时多任务具有较强的支持和处理能力，并且响应时间短，能够存储无线电数字信号，并且还具有可扩展的处理器结，可以嵌入扩展各种功能的嵌入式系统。
[0022](2)本发明对实时多任务有很强的支持能力，能完成多种任务，并且中断响应时间短，从而使执行时间减少到最低限度。
[0023](3)本发明具有功能很强的存储区保护功能，这是由于嵌入式系统的软件结构趋于模块化，而为了避免软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。
[0024](4)本发明采用可扩展的处理器结构，能最迅速地嵌入满足应用的最高性能的嵌入式系统。
[0025](5)本发明的嵌入式处理器功耗低，尤其是用于便携式及移动无线电监测设备，依靠电池供电的无线电监测设备将更为优越，功耗只有mW甚至UW级，提升了无线电监测设备的续航能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为无线电监测接收系统的原理结构示意图；
[0027]图2为射频前端的原理结构框图；
[0028]图3为中频处理系统的原理结构框图。
[0029]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0030]I —天线A，2 —射频前端，3 - A/D转换器，4 — DDC控制器，5 — CPLD, 6 — ARM系统板，7 一无线传输模块,8 一天线B, 21 — RF输入模块,22 一预选器,23 一混频器A, 24 一
混频器B, 25 —调整器，26 — IOM晶体,27--本振模块，28 —二本振模块，29 —中频滤波
模块，30 - ADC时钟，31 —采样时钟输出模块，32 —中频输出模块。
【具体实施方式】[0031]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明:
[0032]实施例
[0033]如图1?图3所示，一种基于ARM技术的无线电监测接收系统，包括天线Al、射频前端2、A/D转换器3、DDC控制器4、CPLD5、ARM系统板6、无线传输模块7和电源系统，天线Al、射频前端2、A/D转换器3、DDC控制器4、CPLD5、ARM系统板6和无线传输模块7依次电通信连接；无线传输模块7电通信连接有天线B8 ;天线Al、射频前端2、A/D转换器3、DDC控制器4、CPLD5、ARM系统板6和无线传输模块7分别与电源系统电连接。CPLD就是复杂可编程逻辑器件，该器件为现有技术中的成熟元器件产品。
[0034]如图3所示，本发明的A/D转换器3、DDC控制器4、CPLD5、ARM系统板6共同组成中频处理系统，其中频处理系统工作原理:中频信号经过A/D转换器3的模数转换，进入DDC控制器进行变频和滤波处理，通过CPLD把来自DDC控制器内部芯片的数据缓存到SRAM(即ARM系统板6内部的控制元器件)中并负责与ARM系统板6之间的通信协议，包括通过ARM总线对DDC控制器内部芯片进行配置，以及ARM总线通过CPLD读取缓存到SRAM中的数据。中频处理系统一方面完成对A/D后的离散信号的数字下变频和滤波等处理，并缓存数据到SRAM中；另一方面对嵌入式计算平台(ARM系统板)提供总线接口，以实现数据传入到ARM系统中。其中A/D、DDC、CPLD采用了同一时钟频率，以使整个中频处理模块各器件间的数据流兼容，协同工作。A/D、DDC、CPLD独立供电，以减小彼此间的高频干扰。
[0035]ARM系统板工作原理如下:
[0036]ARM系统板是个计算平台，其主要功能是初始化各个接口以及加载设备驱动，提供应用程序运行环境，实现多任务调度。ARM系统板采用TI公司3730(ARM+DSP)，只是该板的以太网控制器LAN9220更改为LAN9215，其目的是增加一个LAN 口，为传感器无线传输模块接口。
[0037]本无线电监测接收系统的工作原理如下:
[0038]20MHz到3GHz的信号经便携式单通道天线Al通过预选器和前置放大器，或在高信号电平时通过衰减器传到中频处理系统，随后60MHz的中频信号经A/D进行模数转换，中频频谱通过数字下变频器(DDC)、数字带通滤波器和FFT阶段进行计算，带通滤波器的带宽在IKHz到5MHz范围内选择，在中频频谱通过平均、最小保持、最大保持处理后采样函数确定并权衡电平绝对值，然后测量电平通过LAN接口输出。对于模拟信号的解调，复基带数据在经过带通滤波器后将使用自动增益控制(AGC)进行处理，然后通过AM、FM、USB、LSB、Cff解调阶段进行处理，数据信号的复基数据(I/O数据)在AGC阶段之后直接输出用于将来的处理。当设备工作在监测状态时，监测通道可以进行设置，用于信号的搜索、分析、记录和参数测量。
[0039]如图1所示，电源系统包括开关电源和DC/DC。
[0040]如图2所示，根据本发明的一个实施例:射频前端2包括有RF输入模块21、预选器22、混频器A23、混频器B24、调整器25、一本振模块27、二本振模块28、IOM晶体26、中频滤波模块29、ADC时钟30、采样时钟输出模块31和中频输出模块32 ；RF输入模块21、预选器22、混频器A23、混频器B24、中频滤波模块29和中频输出模块32依次电通信连接；一本振模块27与混频器A23电通信连接，二本振模块28与混频器B24电通信连接，并且一本振模块27与二本振模块28电通信连接；一本振模块27、IOM晶体26、ADC时钟30和采样时钟输出模块31依次电通信连接。
[0041]射频前端接收组件工作原理:便携式单通道射频模块主要完成20MHz?3G射频信号到60MHz中频信号的下变频功能，射频信号先经由预选器，信号经过二级或三级混频电路变为60MHz中频信号，经过调理和滤波后输出。另外，本模块还可以产生ADC采样所使用的60MHz时钟。本振和采样时钟信号均通过内部的IOMHz参考信号锁相产生。调整电路主要是对中频信号和电源作分级处理，既减小各部分之间的相互影响，同时也保证各部分能更好的工作。
[0042]射频接收模块电源要求:+12V/lA正公差电源(供电额定电压的100%?110%)
[0043]在实际使用时，本实施例的天线Al优选接收20MHz?3GHz频率的无线电信号。
[0044]根据本发明的一个实施例:A/D转换器3、DDC控制器4、CPLD5分别通过PCI接口与ARM系统板6电通信连接。
[0045]根据本发明的一个实施例:ARM系统板6与无线传输模块7通过LAN接口电通信连接。
[0046]根据本发明的一个实施例:电源系统与射频前端2采用J30-15ZKWP接口电通信连接。
[0047]根据本发明的一个实施例:中频输出模块32、米样时钟输出模块31分别与A/D转换器3采用SMA-K接口电通信连接。
[0048]一种基于ARM技术的无线电监测接收方法，其接收方法如下:
[0049]接收信号:天线Al接收20MHz?3GHz频率区间的无线电信号；
[0050]处理信号:20MHz?3GHz频率区间的无线电信号经过射频前端2处理至60MHz的中频信号；
[0051]模数转换过程:60MHz的中频信号经A/D转换器3进行模数转换，并将60MHz的中频信号转换为数字信号；
[0052]变频过程:经过模数转换过程转换后的数字信号经过DDC控制器4进行变频和滤波处理；
[0053]缓存信号:将经过变频和滤波处理的数字信号存储至CPLD5中；
[0054]无线通信传输:数字信号通过ARM系统板6进行通信协议处理，ARM系统板6进行配置并将数字信号传输至无线传输模块7中，然后经过天线B8传输该数字信号。
[0055]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于ARM技术的无线电监测接收系统，其特征在于:包括天线A (I)、射频前端(2 )、A/D转换器(3 )、DDC控制器(4 )、CPLD (5 )、ARM系统板(6 )、无线传输模块(7 )和电源系统，所述天线A (I)、射频前端(2)、A/D转换器(3)、DDC控制器(4)、CPLD (5)、ARM系统板(6)和无线传输模块(7)依次电通信连接；所述无线传输模块(7)电通信连接有天线B (8)；所述天线A (I)、射频前端(2)、A/D转换器(3)、DDC控制器(4)、CPLD (5)、ARM系统板(6)和无线传输模块(7)分别与电源系统电连接。
2.按照权利要求1所述的基于ARM技术的无线电监测接收系统，其特征在于:所述电源系统包括开关电源和DC/DC。
3.按照权利要求1所述的基于ARM技术的无线电监测接收系统，其特征在于:所述射频前端(2)包括有RF输入模块(21)、预选器(22)、混频器A (23)、混频器B (24)、调整器(25)、一本振模块(27)、二本振模块(28)、IOM晶体(26)、中频滤波模块(29)、ADC时钟(30 )、采样时钟输出模块(31)和中频输出模块(32 );所述RF输入模块(21)、预选器(22 )、混频器A (23 )、混频器B (24 )、中频滤波模块(29 )和中频输出模块(32 )依次电通信连接；所述一本振模块(27)与混频器A (23)电通信连接，所述二本振模块(28)与混频器B (24)电通信连接，并且一本振模块(27)与二本振模块(28)电通信连接；所述一本振模块(27)、IOM晶体(26 )、ADC时钟(30 )和采样时钟输出模块(31)依次电通信连接。
4.按照权利要求1所述的基于ARM技术的无线电监测接收系统，其特征在于:所述天线A (I)接收20MHz?3GHz的无线电信号。
5.按照权利要求1所述的基于ARM技术的无线电监测接收系统，其特征在于:所述A/D转换器(3)、DDC控制器(4)、CPLD (5)分别通过PCI接口与ARM系统板(6)电通信连接。
6.按照权利要求1或5所述的基于ARM技术的无线电监测接收系统，其特征在于:所述ARM系统板(6 )与无线传输模块(7 )通过LAN接口电通信连接。
7.按照权利要求2所述的基于ARM技术的无线电监测接收系统，其特征在于:所述电源系统与射频前端(2)采用J30-15ZKWP接口电通信连接。
8.按照权利要求3所述的基于ARM技术的无线电监测接收系统，其特征在于:所述中频输出模块(32 )、采样时钟输出模块(31)分别与A/D转换器(3 )采用SMA-K接口电通信连接。
9.一种基于ARM技术的无线电监测接收方法，其特征在于:其接收方法如下: 接收信号:天线A (I)接收20MHz?3GHz频率区间的无线电信号； 处理信号:20MHz?3GHz频率区间的无线电信号经过射频前端(2)处理至60MHz的中频信号； 模数转换过程:60MHz的中频信号经A/D转换器(3)进行模数转换，并将60MHz的中频信号转换为数字信号； 变频过程:经过模数转换过程转换后的数字信号经过DDC控制器(4)进行变频和滤波处理； 缓存信号:将经过变频和滤波处理的数字信号存储至CPLD (5)中； 无线通信传输:数字信号通过ARM系统板(6)进行通信协议处理，ARM系统板(6)进行配置并将数字信号传输至无线传输模块(7)中，然后经过天线B (8)传输该数字信号。
【文档编号】H04B1/16GK103731220SQ201310754457
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】范须纯, 杨俊勇, 刘应军 申请人:成都华日通讯技术有限公司