都卜勒頻移器及通信模塊的都卜勒頻移測試裝置、方法
2023-08-09 04:20:26
專利名稱：都卜勒頻移器及通信模塊的都卜勒頻移測試裝置、方法
技術領域：
本發明涉及空間無線通信領域，特別地，涉及一種都卜勒頻移器及通信模塊的都卜勒頻移測試裝置、方法。
背景技術：
在測量及研究相對運動的兩個終端之間的無線通信時，需考慮都卜勒頻移對通信信號的影響。特別是在在衛星通信中，由於非靜止衛星本身也具有很高的速度，更要充分考慮「都卜勒效應」對通信中的各類問題的影響。由於都卜勒頻移是在高速相對運動中產生的，不易測試，故一般採用都卜勒頻移器模擬都卜勒頻移值以對都卜勒頻移對通信模塊的影響進行測試。特別是，如將工業級通信模塊應用於衛星時，考慮工業級通信模塊的空間適應性尤為重要，因此必須進行都卜勒頻移測試。現有通信模塊的都卜勒頻移測試通常有兩類方法一是信號發射段能根據用戶設置改變發射頻率，而接收端維持原工作頻率不變；二是採用兩個射頻信號發生器，配合混頻器、濾波器等完成頻率搬移功能。對於採購的工業級通信模塊，第一類方法是不能實現的，因為很多通信產品作為一個黑匣子或者已固化的設備，不能輕易改變頻率；第二類方法成本非常高，因為射頻信號發生器非常昂貴，而且體積、質量均很大，不易操作和實現。
發明內容
本發明目的在於提供一種結構簡單、適用方便的都卜勒頻移器及通信模塊的都卜勒頻移測試裝置、方法，以解決現有通信模塊的都卜勒頻移測試不便的技術問題。
為實現上述目的，本發明提供了一種都卜勒頻移器，包括雙通道中頻信號源，用於根據設定的都卜勒頻移值，輸出一中頻信號作為第二射頻信號，輸出所述中頻信號與所述都卜勒頻移值之和作為第一射頻信號；第一混頻器，用於接收輸入信號，並將所述輸入信號與所述第一射頻信號混頻為二者的和信號及差信號的混合信號；低通濾波器，用於去除所述混合信號中的所述和信號，並保留所述差信號；第二混頻器，用於將所述低通濾波器輸出的差信號與所述第二射頻信號混頻，生成所述輸入信號經都卜勒頻移後的結果。作為本發明的都卜勒頻移器進一步改進所述都卜勒頻移器還包括第一上變頻器，用於對所述中頻信號源輸出的所述中頻信號與所述都卜勒頻移值之和進行上變頻後，作為所述第一射頻信號並輸出給所述第一混頻器；第二上變頻器，用於將所述中頻信號進行上變頻後，作為所述第二射頻信號並輸出給所述第二混頻器。所述第一上變頻器和所述第二上變頻器的頻率增加值相等。
所述雙通道中頻信號發生器的輸出為雙通道的70MHz 90MHz的正弦信號。所述低通濾波器的截止頻率小於所述和信號且大於所述差信號。作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種通信模塊的都卜勒頻移測試裝置，其包括上述的都卜勒頻移器，用於將第一通信模塊的輸出信號經模擬都卜勒頻移後傳輸給第二通信模塊；功分器,用於將所述都卜勒頻移器的輸出信號進行功分後輸出一路功分信號傳輸給頻譜分析儀；所述頻譜分析儀，用於接收所述功分信號並測試所述功分信號的頻譜。作為本發明的裝置進一步改進所述第一通信模塊與第一計算機連接並接收來自所述第一計算機的信號並轉發給所述都卜勒頻移器；所述第二通信模塊與第二計算機連接並將接收到的信號轉發給所述第二計算機。所述第一通信模塊與所述都卜勒頻移器之間為具有屏蔽的有線連接。作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種通信模塊的都卜勒頻移測試方法，包括以下步驟S1:採用第一通信模塊通過上述的都卜勒頻移器發送數據至第二通信模塊；S3:逐步並分別從正負兩個方向增大所述都卜勒頻移器的都卜勒頻移值，直至所述第二通信模塊無法收到完整的所述數據，並記錄所述都卜勒頻移值與通信質量的關係。作為本發明的方法進一步改進在完成所述步驟SI之後，且在進行所述步驟S3之前，所述方法還包括步驟S2:將所述都卜勒頻移器的輸出信號功分分配出一路功分信號以供測量所述頻譜範圍。所述步驟S3中，根據所述測量得到的正常通信且滿足丟包率< 10-2的臨界的所述都卜勒頻移值作為所述通信模塊的抗都卜勒頻移值。本發明具有以下有益效果1、本發明的都卜勒頻移器，能模擬中頻段的兩個通信模塊的通信過程中產生的都卜勒頻移，且結構簡單、使用方便。2、本發明的通信模塊的都卜勒頻移測試裝置、方法，能模擬並測試進行通信的兩個通信模塊之間的允許的都卜勒頻移範圍，以測試通信模塊的都卜勒頻移性能，能實現從工業級通信組件中挑選航空/航天級組件，節約航空/航天設備的造價，降低成本。除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
構成本申請的一部分的附圖用來 提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是本發明優選實施例的都卜勒頻移器的組成結構示意圖；圖2是本發明優選實施例的都卜勒頻移器的另一組成結構示意圖3是本發明優選實施例的通信模塊的都卜勒頻移測試裝置的組成結構示意圖；圖4是本發明優選實施例的通信模塊的都卜勒頻移測試方法的流程示意圖；以及圖5是本發明優選實施例的通信模塊的都卜勒頻移測試方法的另一流程示意圖。圖例說明1、都卜勒頻移器；2、中頻信號源；3、第一混頻器；4、低通濾波器；5、第二混頻器；
6、第一上變頻器；7、第二上變頻器；8、功分器；9、頻譜分析儀；10、第一通信模塊；11、第二通信模塊；12、第一計算機；13、第二計算機。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參見圖1，本發明的都卜勒頻移器1，包括雙通道中頻信號源2、第一混頻器3、低通濾波器4和第二混頻器5。其中 ，中頻信號源2用於根據設定的都卜勒頻移值fD，輸出一中頻信號F2作為第二射頻信號Fm並輸出中頻信號與都卜勒頻移值之和F2+Fd作為第一射頻信號Frt ;第一混頻器3用於接收輸入信號Fin，並將輸入信號Fin與第一射頻信號Frt混頻為二者的和信號FIN+Frt&差信號FIN-Frt的混合信號；低通濾波器4用於去除混合信號中的和信號FIN+Frt,並保留差信號Fra-Frt ;第二混頻器5用於將低通濾波器4輸出的差信號Fra-Frt與第二射頻信號Frf混頻，生成輸入信號經都卜勒頻移後的結果，即都卜勒頻移量為設定的都卜勒頻移值fD，該結果(第二混頻器5的輸出信號)為fIN_ (Frf-Frt) =FIN-fD。由此可見，前述的都卜勒頻移器1，通過控制fD的值，能模擬VHF頻段的通信過程中產生的不同的都卜勒頻移。本實施例中，低通濾波器4的截止頻率小於和信號且大於差信號，能保證去除混合信號中的和信號FIN+Frt，並保留差信號FIN_Frt。雙通道中頻信號發生器的輸出為雙通道的70MHz 90MHz的正弦信號。能保證上述的都卜勒頻移器I能有效地模擬O 20MHz範圍內的都卜勒頻移。實際應用中，如圖2所示，如需要在不同頻段如UHF、L、S、C、X、Ka、K、Ku等頻段應用本發明的都卜勒頻移器1，則可在上述的都卜勒頻移器I中增加兩個上變頻器第一上變頻器6和第二上變頻器7。其中，第一上變頻器6用於對中頻信號源2輸出的中頻信號與都卜勒頻移值之和F2+fD進行上變頻後作為第一射頻信號並輸出給第一混頻器3。第二上變頻器I用於將中頻信號F2進行上變頻後，作為第二射頻信號Fu並輸出給第二混頻器5。其中，第一上變頻器6和第二上變頻器7產生的射頻信號與輸入射頻信號頻率相當，第一上變頻器6和第二上變頻器7的頻率增加值相等。如此，便可實現模擬任意頻段的通信模塊的通信過程中產生的都卜勒頻移。如圖3所示，本發明的通信模塊的都卜勒頻移測試裝置，包括上述的任一種都卜勒頻移器1、功分器8和頻譜分析儀9。其中，都卜勒頻移器I用於將第一通信模塊10的輸出信號經模擬都卜勒頻移後傳輸給第二通信模塊11 ;功分器8用於將都卜勒頻移器I的輸出信號進行功分後輸出一路功分信號傳輸給頻譜分析儀9 ;頻譜分析儀9用於接收功分信號並測試功分信號的頻譜。本實施例中，第一通信模塊10與第一計算機12連接並接收來自第一計算機12的信號並轉發給都卜勒頻移器I ;第二通信模塊11與第二計算機13連接並將接收到的信號轉發給第二計算機13。且第一通信模塊10與都卜勒頻移器I之間為具有屏蔽的有線連接。
如圖4所示，本發明的通信模塊的都卜勒頻移測試方法，包括以下步驟
S1:採用第一通信模塊10通過上述的任一種的都卜勒頻移器I發送數據至第二通信模塊11。
S3 :逐步並分別從正負兩個方向增大都卜勒頻移器I的都卜勒頻移值，直至第二通信模塊11無法收到完整的數據(直到通信出現較多誤碼或者中斷，在這之前的臨界頻譜對應的都卜勒頻移值即為該通信模塊的臨界值)，並記錄都卜勒頻移值與通信質量的關係。 頻移步進值與要求的頻移解析度。優選地，對於最大頻移值約60kHz的S波段通信模塊，頻移步進值選IkHz。
通過上述步驟，能模擬並測試進行通信的兩個通信模塊之間的允許的都卜勒頻移範圍。
優選地，實際應用中，如圖5所示，本發明的通信模塊的都卜勒頻移測試方法的步驟，還可按照以上設置
S1:採用第一通信模塊10通過上述的任一種的都卜勒頻移器I發送數據至第二通信模塊11。
S2 :將都卜勒頻移器I的輸出信號功分分配出一路功分信號以供測量頻譜範圍。
S3 :逐步並分別從正負兩個方向增大都卜勒頻移器I的都卜勒頻移值，直至第二通信模塊11無法收到完整的數據，並記錄都卜勒頻移值與通信質量的關係。本實施例中， 優選根據所述測量得到的正常通信且滿足丟包率< 10_2的臨界的都卜勒頻移值作為所述通信模塊的抗都卜勒頻移值。
按照優選的步驟進行本發明的通信模塊的都卜勒頻移測試方法，能更精確地測量進行通信的兩個通信模塊之間的允許的都卜勒頻移範圍。通信模塊可以為任意頻段的通信模塊。
綜上可知，本發明的都卜勒頻移器1，能模擬各頻段的通信模塊的通信過程中產生的都卜勒頻移，不同頻段的通信模塊都卜勒頻移測試僅僅需要更換相應頻段的上變頻器即可，結構簡單、使用方便。本發明的通信模塊的都卜勒頻移測試裝置、方法，能模擬並測試進行通信的兩個通信模塊之間的允許的都卜勒頻移範圍，以測試通信模塊的都卜勒頻移性能，能實現從工業級通信組件中挑選航空/航天級組件，節約航空/航天設備的造價，降低成本。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明 的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種都卜勒頻移器，其特徵在於，包括 雙通道中頻信號源，用於根據設定的都卜勒頻移值，輸出一中頻信號作為第二射頻信號，輸出所述中頻信號與所述都卜勒頻移值之和作為第一射頻信號； 第一混頻器，用於接收輸入信號，並將所述輸入信號與所述第一射頻信號混頻為二者的和信號及差信號的混合信號； 低通濾波器，用於去除所述混合信號中的所述和信號，並保留所述差信號； 第二混頻器，用於將所述低通濾波器輸出的差信號與所述第二射頻信號混頻，生成所述輸入信號經都卜勒頻移後的結果。
2.根據權利要求1所述的都卜勒頻移器，其特徵在於，所述都卜勒頻移器還包括 第一上變頻器，用於對所述中頻信號源輸出的所述中頻信號與所述都卜勒頻移值之和進行上變頻後，作為所述第一射頻信號並輸出給所述第一混頻器； 第二上變頻器，用於將所述中頻信號進行上變頻後，作為所述第二射頻信號並輸出給所述第二混頻器。
3.根據權利要求2所述的都卜勒頻移器，其特徵在於，所述第一上變頻器和所述第二上變頻器的頻率增加值相等。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的都卜勒頻移器，其特徵在於， 所述雙通道中頻信號發生器的輸出為雙通道的70MHz 90MHz的正弦信號。
5.根據權利要求4所述的都卜勒頻移器，其特徵在於， 所述低通濾波器的截止頻率小於所述和信號且大於所述差信號。
6.一種通信模塊的都卜勒頻移測試裝置，其特徵在於，包括 如權利要求1至5中任一項所述的都卜勒頻移器，用於將第一通信模塊的輸出信號經模擬都卜勒頻移後傳輸給第二通信模塊； 功分器，用於將所述都卜勒頻移器的輸出信號進行功分後輸出一路功分信號傳輸給頻譜分析儀； 所述頻譜分析儀，用於接收所述功分信號並測試所述功分信號的頻譜。
7.根據權利要求6所述的通信模塊的都卜勒頻移測試裝置，其特徵在於， 所述第一通信模塊與第一計算機連接並接收來自所述第一計算機的信號並轉發給所述都卜勒頻移器；所述第二通信模塊與第二計算機連接並將接收到的信號轉發給所述第二計算機。
8.根據權利要求6所述的通信模塊的都卜勒頻移測試裝置，其特徵在於， 所述第一通信模塊與所述都卜勒頻移器之間為具有屏蔽的有線連接。
9.一種通信模塊的都卜勒頻移測試方法，其特徵在於，包括以下步驟 S1:採用第一通信模塊通過如權利要求1至5中任一項所述的都卜勒頻移器發送數據至第二通信模塊； S3:逐步並分別從正負兩個方向增大所述都卜勒頻移器的都卜勒頻移值，直至所述第二通信模塊無法收到完整的所述數據，並記錄所述都卜勒頻移值與通信質量的關係。
10.根據權利要求8所述的通信模塊的都卜勒頻移測試方法，其特徵在於，在完成所述步驟SI之後，且在進行所述步驟S3之前，所述方法還包括步驟 S2:將所述都卜勒頻移器的輸出信號功分分配出一路功分信號以供測量所述頻譜範圍。
11.根據權利要求9所述的通信模塊的都卜勒頻移測試方法，其特徵在於，所述步驟S3中， 根據所述測量得到的正常通信且滿足丟包率< 10_2的臨界的所述都卜勒頻移值作為所述通信模塊的抗都卜勒頻移值。
全文摘要
本發明公開了一種都卜勒頻移器及通信模塊的都卜勒頻移測試裝置、方法。該都卜勒頻移器包括雙通道中頻信號源，用於根據設定的都卜勒頻移值，並輸出一中頻信號作為第二射頻信號，輸出所述中頻信號與所述都卜勒頻移值之和作為第一射頻信號；第一混頻器，用於接收輸入信號，並將所述輸入信號與所述第一射頻信號混頻為二者的和信號及差信號的混合信號；低通濾波器，用於去除所述混合信號中的所述和信號，並保留所述差信號；第二混頻器，用於將所述低通濾波器輸出的差信號與所述第二射頻信號混頻，生成所述輸入信號經都卜勒頻移後的結果。本發明能模擬通信過程中產生的都卜勒頻移，且結構簡單、使用方便。
文檔編號H04B7/01GK103067105SQ201210583838
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者陳利虎, 宋新, 趙勇, 楊磊, 劉鵬飛, 程雲, 姚雯 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學