[发明专利]L频段上行注入发射信号生成装置

摘要

本发明公开了L频段上行注入发射信号生成装置，涉及卫星导航系统。它主要由监控计算机、网络传输模块、DSP处理器、FPGA、D/A转换模块、射频调制模块和滤波器组成。本发明主要采用FPGA+DSP嵌入式程序模块形式实现高速数字宽带信号实时运算与输出，通过高速D/A转换设置输出模拟差分正交信号，射频调制模块进行直接正交上变频，并采用数控方式设置射频输出频点，灵活性高，再经过滤波器可以输出高质量射频信号；本发明具有硬件结构简单、集成度高、通用性好、灵活度高和程序可扩展性等优点，在北斗卫星导航系统中广泛应用和验证，特别适用于卫星导航系统中的宽带、高精度L频段上行注入发射信号生成设备。

主权项

1.L频段上行注入发射信号生成装置，包括监控计算机、网络传输模块、DSP处理器、FPGA、D/A转换模块、射频调制模块和滤波器，FPGA输出复位信号至DSP处理器，其特征在于，所述的FPGA包括数据管理模块、电文存储模块、扩频码生成模块、控制字存储模块、时频信号产生模块、电文编码和校验模块、扩频调制模块、数字控制振荡器、正交调制模块和信号切换模块；监控计算机用于产生多种指令，将各指令通过网络传输模块和数据管理模块输出至DSP处理器；监控计算机还用于接收DSP处理器通过数据管理模块和网络传输模块发送来的状态信息；所述的多种指令包括控制信号生成格式、调制信息、建链目标、调制带宽、调制方式、动态时延、输出状态和功率大小的指令；网络传输模块用于将监控计算机输出的各指令根据网络UDP传输协议输出至数据管理模块；还用于将数据管理模块输出的状态信息输出至监控计算机；数据管理模块用于将收到的各指令进行数据收发判别管理并通过外部存储器接口输出至DSP处理器；还用于将DSP处理器输出的状态信息输出至网络传输模块；还用于接收信号切换模块、D/A转换模块、时频信号产生模块和射频调制模块分别输出的状态信息；DSP处理器用于将控制信号调制信息、建链目标、调制带宽、调制方式和动态时延的指令进行解析对应生成I、Q两支路电文信息、时间信息、卫星ID、扩频码时钟控制字、载波控制字以及时频基准使能信号，将I、Q两支路电文信息通过数据管理模块输出至电文存储模块进行存储，将时间信息和卫星ID通过数据管理模块输出至扩频码生成模块，将扩频码时钟控制字和载波控制字通过数据管理模块输出至控制字存储模块进行存储，将时频基准使能信号通过数据管理模块输出至时频信号产生模块；DSP处理器还用于获取状态信息并通过数据管理模块和网络传输模块发送至监控计算机；所述的状态信息包括时频信号产生模块的工作状态、信号切换模块的输出、D/A转换模块的工作状态和射频调制模块的输出；电文存储模块用于将输入的I、Q两支路电文信息分别存入各自的RAM存储空间，并在1PPS基准信号和电文时钟信号的驱动下输出至电文编码和校验模块；扩频码生成模块用于根据输入的卫星ID和时间信息，控制周期性扩频码生成多项式和无周期非线性精密码模块在1PPS基准信号和扩频码时钟的驱动下分别生成I、Q两支路扩频码信息并输出至扩频调制模块；控制字存储模块用于将输入扩频码时钟控制字和载波控制字分别存入各自的RAM存储空间并在控制字读取时钟信号和1PPS基准信号的驱动下分别输出至数字控制振荡器；时频信号产生模块用于将输入的扩频码时钟、时频基准使能信号以及参考时钟10MHz和1PPS通过时频同步以及频率锁相环进行倍频和分频处理后产生控制字读取时钟信号、1PPS基准信号、电文时钟信号和系统工作时钟，将控制字读取时钟信号输出至控制字存储模块，将1PPS基准信号输出至电文存储模块、扩频码生成模块、控制字存储模块、电文编码和校验模块和数字控制振荡器，将电文时钟信号输出至电文存储模块和电文编码和校验模块，将系统工作时钟输出至数字控制振荡器、正交调制模块和D/A转换模块；电文编码和校验模块用于将输入I、Q两支路电文信息在1PPS基准信号和电文时钟信号的驱动下完成信道编码和计算CRC校验，并输出I、Q两支路编码后的电文信息至扩频调制模块；扩频调制模块用于将输入的I、Q两支路扩频码信息和I、Q两支路编码后的电文信息在扩频码时钟的驱动下进行数字扩频运算得到I、Q两支路扩频信号，并输出至正交调制模块；数字控制振荡器用于将输入的扩频码时钟控制字、系统工作时钟和1PPS基准信号在直接数字式频率合成器作用下生成扩频码时钟并输出至扩频调制模块、扩频码生成模块和时频信号产生模块，载波控制字、系统工作时钟和1PPS基准信号在直接数字式频率合成器作用下生成正弦载波和余弦载波并分别输出至正交调制模块；正交调制模块用于将输入的I、Q两支路扩频信号、正弦载波和余弦载波在系统工作时钟的驱动下进行数字调制得到北斗卫星一期体制信号和全球体制信号后，将北斗卫星一期体制信号和全球体制信号分别输出至信号切换模块；信号切换模块用于将输入的北斗卫星一期体制信号和全球体制信号进行切换选择，并输出其中一种体制信号至D/A转换模块；还用于将自身状态信息输出至数据管理模块；D/A转换模块用于在系统工作时钟的驱动下将输入的北斗体制信号转换成模拟差分正交信号后，将模拟差分正交信号输出至射频调制模块；还用于将自身状态信息输出到数据管理模块；射频调制模块用于将输入的模拟差分正交信号在参考时钟10MHz信号作用下进行正交调制、上变频得到上变频信号后，输出上变频信号至滤波器；还用于将自身状态信息输出到数据管理模块；滤波器用于滤除上变频信号的干扰信号得到射频信号。