无人机直流调制电源OFDM发射机

摘要

本发明涉及一种无人机直流调制电源OFDM发射机，属于无线电通信技术领域。所述无人机直流调制电源OFDM发射机包括激励器、幅度预测判决器、编码器、直流调制电源、末级功率放大器、输出滤波器和发射天线，幅度预测判决器将激励器所要发送的信号的瞬时幅值与设定值进行比较，并将比较结果传送给编码器；编码器对比较结果进行编码形成二进制码，直流调制电源根据二进制码给末级功率放大器提供电能；末级功率放大器用于对激励器所要发送的信号进行功率放大；输出滤波器用于对末级功率放大器的输出阻抗与发射天线的输入阻抗进行匹配；发射天线用于将经末级功率放大器放大的电信号变成磁信号并发射到空间。所述直流调制电源OFDM发射机可提高无人机的电源效率。

权利要求

1.一种直流调制电源OFDM发射机，其包括激励器、幅度预测判决器、编码器、直流调制电源、用于对激励器所要发送的信号进行功率放大的末级功率放大器、用于对末级功率放大器的输出阻抗与发射天线的输入阻抗进行匹配的输出滤波器和用于将经末级功放放大的电信号变成磁信号并发射到空间的发射天线，其特征在于，幅度预测判决器将激励器所要发送的信号的瞬时幅值与设定值进行比较，并将比较结果传送给编码器；编码器对比较结果进行编码形成二进制码，直流调制电源根据二进制码给末级功率放大器提供电能，所述直流调制电源包括n级直流电压单元，各直流电压单元通过续流线圈级联，每个直流电压单元包括一个电池组、一个续流二极管、一个电子开关和一个驱动级，电池组的正极连接到续流二极管的负极；续流二极管的正极连接到电子开关的第一端，电子开关的第二端连接到电池组的负极，电子开关的控制端连接到驱动级，驱动级根据编码器所提供的二进制码控制电子开关的通断，所述n为大于或者等于2的整数。

2.根据权利要求1所述的直流调制电源OFDM发射机，其特征在于，激励器包括符号映射器、OFDM调制器、D/A变换电路、混频器、本级振荡器和预放大器，其中，符号映射器用于将所输入的串行二进制码流进行分组形成数据符号并将数据符号映射成复数数据序列，OFDM调制器用于将所复数据数据序列串并变换并调制到N个子载波上，接着进行IFFT变换形成并行的时域数据，即并行的OFDM符号，将所述并行的时域数据进行并串变换形成串行的OFDM符号，而后在每个串行的OFDM符号间插入保护时间间隔形成串行的插入了保护时间间隔的OFDM符号数据流；D/A变换电路将数据流进行数模转换形成模拟信号ui；混频器用于将模拟信号ui与本级振荡器产生的本振信号u0进行上变频形成待发送的信号uh，预放大器对待发送的信号uh进行放大并送给末级功率放大器进行功率放大。

3.根据权利要求1或2所述的直流调制电源OFDM发射机，其特征在于，所述的电池组为太阳能电池组。

说明书

无人机直流调制电源OFDM发射机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无人机直流调制电源OFDM发射机，尤其涉及一种电源效率高的无人机直流调制电源OFDM发射机，属于无线电通信技术领域。

背景技术

[0002] 无人机是一种以无线电遥控或自身程序控制为主的不载人飞机。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便，对作站环境要求低、战场生存能力较强等特点。现代战争中，无人机可以深入阵地前沿和敌后一二百公里对敌情进行侦察和监视，可以作为骗敌诱饵，对敌人实施干扰，对敌进行攻击，还可以进行通信中继，但是，无人机在完成其任务时需要电能，如果电能一旦用尽，其担任的任务就无法完成。

[0003] 图1是现有技术中提供的末级功率放大器放大信号时提供电能的波形图。如图1所示，为了使发射信号uF不失真的通过无线信道进行传输，在末级功率放大级需要提供的电源电压值E大于所发射信号的最大幅值，如此，大部分能量被以热能的形式消耗掉了。而对OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交频分复用)系统，信号的峰平比很高，大部分信号的幅值比较低，而只有极小一部分信号的幅度比较大，而采用现有技术中的供电方法，给末级功放加固定电压的电源，电源的利用率极低。

发明内容

[0004] 为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供无人机直流调制电源OFDM发射机，其电源利用率高，可以达到60％以上。

[0005] 为实现所述发明目的，本发明提供一种无人机载直流调制电源OFDM发射机，其包括激励器、幅度预测判决器、编码器、直流调制电源、用于对激励器所要发送的信号进行功率放大的末级功率放大器、用于对末级功率放大器的输出阻抗与发射天线的输入阻抗进行匹配的输出滤波器和用于将经末级功放放大的电信号变成磁信号并发射到空间的发射天线，幅度预测判决器将激励器所要发送的信号的瞬时幅值与设定值进行比较，并将比较结果传送给编码器；编码器对比较结果进行编码形成二进制码，直流调制电源根据二进制码给末级功率放大器提供电能。

[0006] 优选地，所述直流调制电源包括n级直流单元，各直流电压单元通过续流线圈级联，每个直流电压单元包括一个电池组、一个续流二极管、一个电子开关和一个驱动级，电池组的正极连接到续流二极管的负极；续流二极管的正极连接到电子开关的第一端，电子开关的第二端连接到电池组的负极，电子开关的控制端连接到驱动级，驱动级根据编码器所提供的二进制码控制电子开关的通断，所述n为大于或者等于2的整数。

[0007] 优选地，激励器包括符号映射器、OFDM调制器、D/A变换电路、混频器、本级振荡器和预放大器，其中，符号映射器用于将所输入的串行二进制码流进行分组形成数据符号并将数据符号映射成复数数据序列，OFDM调制器用于将所复数据数据序列串并变换并调制到N个子载波上，接着进行IFFT变换形成并行的时域数据，即并行的OFDM符号，将所述并行的时域数据进行并串变换形成串行的OFDM符号，而后在每个串行的OFDM符号间插入保护时间间隔形成串行的插入了保护时间间隔的OFDM符号数据流；D/A变换电路将数据流进行数模转换形成模拟信号ui；混频器用于将模拟信号ui与本级振荡器产生的本振信号u0进行上变频形成待发送的信号uh，预放大器对待发送的信号uh进行放大并送给末级功率放大器进行功率放大。

[0008] 优选地，所述电池组为太阳能电池组。

[0009] 与现有技术相比，本发明提供的直流调制电源OFDM发射机，可将无人机的电源利用率提高到60％。

附图说明

[0010] 图1是现有技术中提供的末级功率放大器放大信号时提供电能的波形图；

[0011] 图2是本发明提供的无人机载直流调制电源OFDM发射机的组成框图；

[0012] 图3是本发明提供的直流调制电源的组成框图。

[0013] 图4是本发明提供的的末级功率放大器放大信号时提供电能的波形图。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图，详细说明本发明。

[0015] 图2是本发明提供的无人机载直流调制电源OFDM发射机的组成框图。如图2所示，本发明提供一种无人机载漏极调制装置，其包括激励器、幅度预测判决器、编码器、直流调制电源、末级功率放大器、输出匹配滤波器和发射天线，幅度预测判决器将激励器所要发送的信号的瞬时幅值与设定值进行比较，并将比较结果传送给编码器；编码器对比较结果进行编码形成二进制码，直流调制电源根据二进制码流给末级功率放大器提供电能；末级功率放大器用于对激励器所要发送的信号进行功率放大；输出滤波器用于对末级功率放大器的输出阻抗与发射天线的输入阻抗进行匹配；发射天线用于将经末级功放放大的电信号变成磁信号并发射到空间。激励器包括符号映射器、OFDM调制器、D/A变换电路、混频器、本级振荡器和预放大器，其中，符号映射器用于将所输入的串行二进制码流进行分组形成数据符号并将数据符号映射成复数数据序列，OFDM调制器用于将复数数据序列进行串并变换并调制到K个子载波上，K个子载波上的数据记为X0、X0...，XK-1；接着进行IFFT变换形成并行的时域数据x0、x1、...，xK-1，即x0、x1、...，xK-1为一个OFDM符号，将所述并行的时域数据进行并串变换形成串行的OFDM符号，而后在每个OFDM符号间插入保护时间间隔形成OFDM码元；D/A变换电路将数据流进行数模转换形成模拟信号ui；混频器用于将模拟信号ui与本级振荡器产生的本振信号u0进行上变频形成待发送的信号uh，预放大器对待发送的信号uh进行放大并送给末级功率放大。幅度预测判决器对x0、x0、...，xK-1的幅值与n个设定值AT1、设定值AT1，...，设定值ATn(其中，AT1＜AT1＜...，＜ATn)进行比较，并将比较结果传送给编码器，编码器根据比较结果进行编码形成二进制码，直流调制电源根据二进制码给末级功放提供电能。为保证信号不失真，通常，设定值ATn大于所有OFDM符号中数据的最大值。

[0016] 仍如图2所示，输入的二进制码流进行分组形成数据符号，数据符号经符号映射器映射形成复数数据序列，复数数据序列串并变换后变开K条并行的低速数据流X0、X0...，XK-1；对其进行IFFT变换得到时域的抽样值：

[0017]

[0018] 其中，m为频域的离散点，k为时域的离散点。

[0019] 图3是本发明提供的直流可调制电源的组成框图。如图3所示，所述直流调制电源包括n个光发射器OT0、OT1、OT2…和OTN，N＝n-1，n个光接收器OR0、OR1、OR2…和ORN和n级直流单元，各直流电压单元通过续流线圈级联，所述n为大于或者等于2的整数。所述的光发射器将编码器输出的二进制控制信号转换成光信号以通过光纤传输到对应的光接收器。所述的光接收器接收对应的光发射器发射来的光信号，并将接收的光信号转换成控制驱动级的电信号以此实现处于悬浮电压之上的各级直流电压单元与低电平控制部分的高电压隔离。

[0020] 第一个直流电压单元M0包括每个直流电压单元包括一电池组U0、一个续流二极管D0、一个电子开关和一个驱动级P0，电子开关为CMOS管CMOS0，所述电池组U0的正极连接于续流二极管D0的负极；续流二极管D0的正极连接到CMOS管CMOS0的漏极，CMOS管CMOS0的源极连接到所述电池组U0的负极，CMOS管CMOS0的栅极连接到驱动级P0，由驱动级P0根据光接收器OR0所接收的编码器所发出的二进制控制指令控制CMOS管CMOS0的通断。CMOS管CMOS0工作于开关状态，当CMOS管CMOS0的栅极输入一个高电位时，CMOS管CMOS0导通，电池组U0的负极相当于接到续流二极管D0的正极。续流二极管D0两端的电压为U0，上端为正，下端为负。当CMOS管CMOS0的栅极输入一个低电位时，CMOS管CMOS0截止。续流二极管D0两端的电压为二极管结电压。

[0021] 同理，第二个直流电压单元M1包括一个电池组U1、一个整流器R1、一个续流二极管D1、一个电子开关和一个驱动级P1，电子开关为CMOS管CMOS1，所述电池组U1的正极连接于连接到续流二极管D1的负极；续流二极管D1的正极连接到CMOS管CMOS1的漏极，CMOS管CMOS1的源极电池组U1的负极，CMOS管CMOS1的栅极连接到驱动级P1，由驱动级P1根据光接收器OR1所接收的编码器所发出的二进制控制指令控制CMOS管CMOS1的通断。CMOS管CMOS1工作于开关状态，当CMOS管CMOS1的栅极输入一个高电位时，CMOS管CMOS1导通，电池组U1的负极相当于接到续流二极管D1的正极。续流二极管D1两端的电压为U1，上端为正，下端为负。当CMOS管CMOS1的栅极输入一个低电位时，CMOS管CMOS1截止。续流二极管D1两端的电压为二极管结电压。

[0022] 第三个直流电压单元M2包括一个电池组U2、一个整流器R2、一个续流二极管D2、一个电子开关和一个驱动级P2，电子开关为CMOS管CMOS2，所述电池组U2、的正极连接到续流二极管的负极；续流二极管D2的正极连接到CMOS管CMOS2的漏极，CMOS管CMOS2的源极连接到电池组U2的负极，CMOS管CMOS2的栅极连接到驱动级P2，由驱动级P2根据光接收器OR2所接收的编码器所发出的二进制控制指令控制CMOS管CMOS2的通断。CMOS管CMOS2工作于开关状态，当CMOS管CMOS2的栅极输入一个高电位时，CMOS管CMOS2导通，电池组U2的负极相当于接到续流二极管D2的正极。续流二极管D2两端的电压为U2，上端为正，下端为负。当CMOS管CMOS2的栅极输入一个低电位时，CMOS管CMOS2截止。续流二极管D2两端的电压为二极管结电压。

[0023] 依次类推，第n个直流电压单元MN包括一个电池组UN、一个整流器RN、一个续流二极管DN、一个电子开关和一个驱动级PN，电子开关为CMOS管CMOSN，所述电池组UN的正极连接于续流二极管的负极；续流二极管DN的正极连接到CMOS管CMOSN的漏极，CMOS管CMOSN的源极连接到电池组UN的负极，CMOS管CMOSN的栅极连接到驱动级PN，由驱动级PN根据光接收器ORN所接收的编码器所发出的二进制控制指令控制CMOS管CMOSN的通断。MOS管CMOSN工作于开关状态，当CMOS管CMOSN的栅极输入一个高电位时，CMOS管CMOSN导通，电池组UN的负极当于接到续流二极管DN的正极。续流二极管DN两端的电压为UN，上端为正，下端为负。当CMOS管CMOSN的栅极输入一个低电位时，CMOS管CMOSN截止。续流二极管DN两端的电压为二极管结电压。

[0024] 第1个直流电压单元M0与第2个直流电压单元M1之间用续流线圈L01相连，即续流线圈L01连接于续流二极管D0的负极和续流二极管D1的正极之间；第2个直流电压单元M1与第3个直流电压单元M2之间用续流线圈L12相连，即续流线圈L12连接于续流二极管D1的负极和续流二极管D2的正极之间；依次类推，第3个直流电压单元M2与第4个直流电压单元M3之间用续流线圈L23相连接。如此，如果每个直流电压单元M0、M1、M2、…和MN的电子开关均同时导通的情况下，直流调制电源总的输出总电压为U总＝U0+U1+U2+…+UN。本发明中各个直流电压单元输出的电压值相同，则总输出电压U总＝nU0

[0025] 本发明中，幅度预测判决器依次将xk的幅值与各个AT1、AT2、...和ATn进行比较，如果xk的幅值小于AT1，编码器输出一个相应的二进制码，一个直流电压单元的电子开关导通，其它直流电压单元的电子开关截止，直流调制电源给末级功放提供的电源为U总＝U0；如果xk的幅值大于或者等于AT1并小于AT2，编码器输出一个相应的二进制码，两个直流电压单元的电子开关导通，其它直流电压单元的电子开关截止，直流调制电源总的输出总电压为U总＝2U0；如果xk的幅值大于或者等于ATn-1并小于ATn，编码器输出一个相应的二进制码，所有直流电压单元M0、M1、M2、…和MN的电子开关均导通，直流调制电源给末级功放提供的总电压为U总＝nU0，效果如图4所示，当要发射的信号uF的幅度大时，可使每个直流电压单元的电子开关均同时导通，提供的电源U总为各个电源之和。当要发射的信号的幅度小时，可使部分电源导通，提供的电源为导通的各个直流电压单元之和，即，提供的电压小，如此，就提高了电源的利用率。

[0026] 虽然以上已结合附图对本发明作了详尽说明，但本领域技术人员应当认识到，在没有脱离本发明构思的前提下，任何基于本发明作出的改进和变换仍然属于本发明保护范围内的内容。