CN220359154U - 一种智能短波便携式数字收发机 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于短波通信技术领域，涉及一种智能短波便携式数字收发机，包括：CPU主体、外围电路和射频前端，CPU主体分别与外围电路、射频前端通信连接；CPU主体包括CPU芯片、电源管理电路芯片和存储芯片，用于数据处理、存储和控制功能的实现；外围电路包括多个功能模块和接口，用于根据需求进行不同功能的扩展和通信；射频前端包括接收电路和发射电路，用于接受短波信号并将其解调为基带信号，以及将基带信号调制为短波信号并将其发送。本实用新型结构简单、工作便捷，通过所设置的CPU主体及射频前端，实现了高性能计算机和短波电台的融合，解决了现有技术中短波电台和终端分离的问题，同时结合多功能外围电路，提高了收发机的综合业务能力。

Description

一种智能短波便携式数字收发机

技术领域

本实用新型属于短波通信技术领域，尤其涉及一种智能短波便携式数字收发机。

背景技术

短波通信是利用天波进行通信，适合中远距离通信，不需依赖于其他通信设施，是军队的保底通信手段，也是人防、救灾、渔船等领域的必备通信手段。短波通信存在等幅报、数据报和话务报等三种业务，没有专用通信协议，无法自动完成收发任务，因此短波通信需要电台和终端配合工作，共同完成业务的收发。

现有短波通信一般是电台和终端分离，终端主要负责基带信号(短波的终端信号一般可以视作音频信号)的处理，包括专门研制的终端和安装有专门软件的电脑，专门研制的终端一般负责加密和数据报文件的发送接收，安装有专门软件的电脑负责管理电台的频道设置、信息的编解码等。单独的短波电台使用业务有限，通信质量差，体验差，效率低；而且电台由不同厂家生产，公司生产的终端需要适配不同电台，需要进行大量的冗余设计；同时在通信过程中两种设备一起使用，增加了额外的负重和空间。公开号为CN113472906A的专利申请提供了一种一拖多智能收发报通信系统，所述系统包括控制平台和多个业务终端；所述控制平台包括业务服务器和第一高拍仪；所述第一高拍仪通信连接于所述业务服务器；所述业务终端包括业务主机和电台设备；所述电台设备通信连接于所述业务主机；所述电台设备用于收发报；所述业务主机通信连接于所述业务服务器。此专利中短波通信的电台和终端同样是分离的，仍然存在现有短波通信的弊端。

因此，如何提供一种融合多种业务的高通信效率短波通信设备，是本技术领域人员亟待解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种智能短波便携式数字收发机，以解决现有技术中短波通信设备业务能力有限、通信效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

本实用新型提供了一种智能短波便携式数字收发机，包括：

CPU主体、外围电路和射频前端，所述CPU主体分别与所述外围电路、射频前端通信连接；

所述CPU主体包括CPU芯片、电源管理电路芯片和存储芯片，用于数据处理、存储和控制功能的实现；

所述外围电路包括多个功能模块和接口，用于根据需求进行不同功能的扩展和通信；

所述射频前端包括接收电路和发射电路，用于接受短波信号并将其解调为基带信号，以及将基带信号调制为短波信号并将其发送。

进一步的，所述CPU主体的CPU芯片采用RK3588s，所述电源管理电路芯片采用RK806，所属存储芯片采用LPDDR和EMMC FLASH。

进一步的，所述射频前端的接收电路采用Tayloe QSD电路，接收的短波信号通过放大和滤波后，由FST3253进行正交采样，得到I、Q路两路正交信号，经过滤波和放大后进入音频芯片，变换成数字信号输送到所述CPU芯片中，所述CPU芯片进行数字基带信号的解调和解码。

进一步的，所述射频前端的发射电路采用QSE电路，所述CPU芯片将通信音频信号、文本、图像和文件进行编码和调制生成基带信号，通过Hilbert变换生成I、Q两路正交数字电路经由音频芯片转换成模拟信号，再通过FST3253进行正交采样合成RF信号，经过滤波和放大后传输到天线。

进一步的，所述外围电路的功能模块包括充电管理模块、触摸显示模块、4G/5G通信模块、GPS模块、麦克风和喇叭。

进一步的，所述外围电路的接口包括USB接口、PCIe接口、网络接口、串口、I2C接口、I2S接口、GPIO接口、MIPI接口和HDMI接口。

进一步的，所述充电管理模块输入电源为12V。

进一步的，所述触摸显示模块的对应接口为MIPI接口，所述麦克风和喇叭对应接口为I2S接口或USB接口。

本实用新型提供的智能短波便携式数字收发机与现有技术相比，至少具有如下有益效果：

现有短波通信一般是电台和终端分离，单独的短波电台使用业务有限，通信质量差，体验差，效率低。本实用新型结构简单、工作便捷，通过短波电台与嵌入式终端计算机结合为一体，较传统短波通信的电台与终端分离的方式而言，本实用新型紧凑的设计方式有效节约了空间，减轻重量的同时还降低了成本；采用高性能计算机实现终端与电台的融合设计，收发一体，并配合多个模块功能和接口，实现多种业务功能并存，大大提高了设备智能短波的业务能力和通信效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的图作一个简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种智能短波便携式数字收发机的原理框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种智能短波便携式数字收发机的射频前端信号工作过程示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种智能短波便携式数字收发机的信号处理流程示意图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本实用新型提供了一种智能短波便携式数字收发机，应用于短波通信过程中，智能短波便携式数字收发机包括：

CPU主体、外围电路和射频前端，CPU主体分别与外围电路、射频前端通信连接；

CPU主体包括CPU芯片、电源管理电路芯片和存储芯片，用于数据处理、存储和控制功能的实现；

外围电路包括多个功能模块和接口，用于根据需求进行不同功能的扩展和通信；

射频前端包括接收电路和发射电路，用于接受短波信号并将其解调为基带信号，以及将基带信号调制为短波信号并将其发送。

本实用新型结构简单、工作便捷，通过所设置的CPU主体及射频前端，实现了高性能计算机和短波电台的融合，解决了现有技术中短波电台和终端分离的问题，同时结合多功能外围电路，提高了收发机的综合业务能力。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

本实用新型提供了一种智能短波便携式数字收发机，应用于短波通信过程中，结合图1至图3，所述智能短波便携式数字收发机包括：CPU主体、外围电路和射频前端，CPU主体分别与外围电路、射频前端通信连接；CPU主体包括CPU芯片RK3588S、电源管理电路芯片RK806和存储芯片LPDDR和EMMC FLASH，用于数据处理、存储和控制功能的实现；外围电路包括USB接口、PCIe接口、网络接口、串口、I2C接口、I2S接口、GPIO接口、MIPI接口、HDMI接口以及触摸显示模块、充电管理电路模块、麦克风和喇叭、4G/5G通信模块和GPS模块，用于根据需求进行不同功能的扩展和通信；射频前端包括接收电路和发射电路，用于接受短波信号并将其解调为基带信号，以及将基带信号调制为短波信号并将其发送，电台采用数字电台方案，在接收电路部分通过ADC对接收的信号进行滤波、放大后直接AD转换后接入到CPU主体进行载波解调、基带信号的解调、解码处理；发射电路则将音频、文字等信号进行编码、调制为音频信号(基带信号)，然后与载带信号调制后发送到天线部分进行发射。

进一步的，本实施例中，CPU主体部分采用小板卡设计，CPU芯片RK3588S处理器采用8纳米制程工艺，4核A76+4核A55的8核CPU架构，CPU主频高达2.4GHz，系统运行内存最高可达32GB，集成ARM Mali-G610 GPU图形处理器，集成独立的三核NPU，拥有独立的6T AI算力和丰富的高速接口、便于扩展。

进一步的，本实施例中，射频前端负责将基带信号(音频信号，这里先生成IQ信号)调制为短波信号并发送出去，以及接收短波信号并将解调为基带信号。

具体地，接收通路采用Tayloe QSD电路，接收的短波信号通过放大和滤波后，由FST3253进行正交采样，得到I路和Q路两路正交信号，经过滤波和放大后进入音频芯片CS4272，变换成数字信号输送到RK3588s中，RK3588s进行数字基带信号的解调和解码等相关处理；发射通路则采用QSE通路，与QSD电路反向，RK3588s将通信音频信号、文本、图像和文件进行编码和调制生成基带信号，然后进行Hilbert变换生成I、Q两路正交数字信号经由CS4272转换成模拟信号，再通过FST3253进行正交采样合成RF信号，经过滤波和放大后传输到天线，RK3588s通过I2C与Si5351A通信，生成适合的载带信号，再通过D型翻转芯片74AC74计算器生产时钟信号CLK和/CLK信号，CLK和/CLK信号分别是0°和90°移相信号，短波调制和解调部分通过软件完成，天线系统部分采用可升缩的鞭状天线，根据频段的不同调制天线长度，同时，设计可选的LC网络，通过软件设置选择通道，选择不同频段的LC阻抗匹配网络。

进一步的，本实施例中，外围电路可以根据需求添加部件，具体包括电源管理电路，输入12VDC电源输入，12V用于模块供电和锂电池的充电，需要5V、3.3V等电源的变换电路和锂电池充电管理电路，以及锂电池升压供电电路，两节可充电锂电池，输出电压7.4V，功率10000mW；10英寸的显示触摸屏，分辨率为1920x1280@60Hz，接口为MIPI接口；摄像头为1300万像素的摄像头，摄像头接口为MIPI接口；通过I2S接口或者USB接audio codec芯片以及音频功放芯片，接入麦克风和喇叭，作为音频采集和输出；网络接口；USB接口。

进一步的，本实施例中智能短波便携式数字收发机运行Ubuntu 20.04系统，智能短波便携式数字收发机软件功能模块分为通信应用程序、4G/5G通信任务、GPS定位、短波协议服务器、基带信号处理模块、射频信号处理模块等任务，同时需要完成特定的摄像头驱动程序、音频驱动和触摸屏驱动。

具体地，应用程序界面采用类聊天室界面，包含语音、文字、图片、文件、通话和定位，应用程序实际上完成通信的融合和分流，以及各类信号的采集和显示，短波数据报通信协议服务器则是基于自研的短波通信协议，其中包括数据文件分类、压缩解压缩、分组、校验、重发、成帧等机制，同数字基带信号一起实现速率自适应和多载波并行通信机制，射频信号处理则是完成SDR(Software Defined Radio，软件无线电)电台的数字部分的功能，它主要处理数字滤波、IQ调制/解调等任务。对于接收信号，需要进行模式识别(Mode Demux)和合适频段的滤波，对于发送信号，需要进模式合成。

上述实施例所述的智能短波便携式数字收发机，与现有技术相比，现有短波通信一般是电台和终端分离，单独的短波电台使用业务有限，通信质量差，体验差，效率低。本实用新型结构简单、工作便捷，通过短波电台与嵌入式终端计算机结合为一体，较传统短波通信的电台与终端分离的方式而言，本实用新型紧凑的设计方式有效节约了空间，减轻重量的同时还降低了成本；采用高性能计算机实现终端与电台的融合设计，收发一体，并配合多个模块功能和接口，实现多种业务功能并存，大大提高了设备智能短波的业务能力和通信效率。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本实用新型较佳实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本实用新型的较佳实施例，但并不限制本实用新型的专利范围。本实用新型可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能短波便携式数字收发机，其特征在于，包括：

CPU主体、外围电路和射频前端，所述CPU主体分别与所述外围电路、射频前端通信连接；

所述CPU主体包括CPU芯片、电源管理电路芯片和存储芯片，用于数据处理、存储和控制功能的实现；

所述外围电路包括多个功能模块和接口，用于根据需求进行不同功能的扩展和通信；

所述射频前端包括接收电路和发射电路，用于接受短波信号并将其解调为基带信号，以及将基带信号调制为短波信号并将其发送。

2.根据权利要求1所述的一种智能短波便携式数字收发机，其特征在于，所述CPU主体的CPU芯片采用RK3588s，所述电源管理电路芯片采用RK806，所属存储芯片采用LPDDR和EMMC FLASH。

3.根据权利要求1所述的一种智能短波便携式数字收发机，其特征在于，所述射频前端的接收电路采用Tayloe QSD电路，接收的短波信号通过放大和滤波后，由FST3253进行正交采样，得到I、Q路两路正交信号，经过滤波和放大后进入音频芯片，变换成数字信号输送到所述CPU芯片中，所述CPU芯片进行数字基带信号的解调和解码。

4.根据权利要求3所述的一种智能短波便携式数字收发机，其特征在于，所述射频前端的发射电路采用QSE电路，所述CPU芯片将通信音频信号、文本、图像和文件进行编码和调制生成基带信号，通过Hilbert变换生成I、Q两路正交数字电路经由音频芯片转换成模拟信号，再通过FST3253进行正交采样合成RF信号，经过滤波和放大后传输到天线。

5.根据权利要求1所述的一种智能短波便携式数字收发机，其特征在于，所述外围电路的功能模块包括充电管理模块、触摸显示模块、4G/5G通信模块、GPS模块、麦克风和喇叭。

6.根据权利要求5所述的一种智能短波便携式数字收发机，其特征在于，所述外围电路的接口包括USB接口、PCIe接口、网络接口、串口、I2C接口、I2S接口、GPIO接口、MIPI接口和HDMI接口。

7.根据权利要求5所述的一种智能短波便携式数字收发机，其特征在于，所述充电管理模块输入电源为12V。

8.根据权利要求6所述的一种智能短波便携式数字收发机，其特征在于，所述触摸显示模块的对应接口为MIPI接口，所述麦克风和喇叭对应接口为I2S接口或USB接口。