來源：網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間：2012-07-10 關(guān)鍵詞：CPCI總線 可重組 中頻調(diào)制器設(shè)計(jì)　　摘要：為實(shí)現(xiàn)某基帶中頻調(diào)制設(shè)備的全數(shù)字、低故障率、小型化和可重組目標(biāo)，采用基于CPCI總線技術(shù)和軟件重組等設(shè)計(jì)方法完成了數(shù)字化中頻調(diào)制器的設(shè)計(jì)。測(cè)試和應(yīng)用結(jié)果表明，該調(diào)制器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求、各項(xiàng)功能正常，工作穩(wěn)定。通過軟件重組，可滿足現(xiàn)有通用雷達(dá)設(shè)備的不同調(diào)制信號(hào)需求。　　關(guān)鍵詞：CPCI總線;中頻調(diào)制器;FPGA;軟件無線電　　隨著測(cè)控領(lǐng)域各項(xiàng)技術(shù)的不斷推進(jìn)，目前，通用的測(cè)控裝備基帶分系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了全數(shù)字化的第四代模式?！　≥^傳統(tǒng)意義上的基帶設(shè)備，第四代基帶設(shè)備由于采用了CPCI總線硬件平臺(tái)、千萬門級(jí)FPGA和高性能DSP芯片以及軟件可重組設(shè)計(jì)技術(shù)，因此其具有可靠性高、通用性強(qiáng)、功能可重組等優(yōu)勢(shì)。中頻調(diào)制器是基帶分系統(tǒng)的核心器件，主要完成基帶中頻發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生、提供基帶接收機(jī)接收解調(diào)參考基準(zhǔn)信號(hào)、接收解調(diào)時(shí)統(tǒng)信號(hào)等功能。按照軟件無線電的思想設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)調(diào)制器，在同一個(gè)硬件平臺(tái)上，通過配置不同的軟件模塊來實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)制信號(hào)，縮短研制周期，避免因調(diào)制體制的變化而產(chǎn)生諸多問題;同時(shí)，由于數(shù)字器件的一致性較好，使得基于軟件無線電的通用調(diào)制器的制造和測(cè)試成本大幅降低;此外，還能應(yīng)用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)提高信號(hào)的調(diào)制特性，增強(qiáng)調(diào)制器的靈活性和擴(kuò)展性?！　? 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)　　1.1 系統(tǒng)組成　　基于CPCI總線的中頻調(diào)制器將模擬與數(shù)字電路分離，以前后板方式安裝于工控機(jī)內(nèi)，硬件構(gòu)成上主要包括調(diào)制器信號(hào)處理板、淵制器信道盒?！　?.1.1 調(diào)制器信號(hào)處理板　　調(diào)制器信號(hào)處理板為CPCI標(biāo)準(zhǔn)板卡(前板)結(jié)構(gòu)，電路框圖如圖1所示，硬件電路主要由以下幾部分構(gòu)成：　　
　　(1)主控FPGA、PCI接口、雙口RAM，主要完成對(duì)板卡的功能重組控制、PCI總線數(shù)據(jù)接收、發(fā)送功能?！　?2)功能可重組FPGA1及其外圍器件、DSP及其外圍器件。FPGA1加載中頻調(diào)制器測(cè)距信號(hào)產(chǎn)生、噪聲源模塊。DSP用于調(diào)制器單元的控制等功能?！　?3)D/A變換器1，2。D/A變換器工作頻率可以到1 GHz，可以直接產(chǎn)生70 MHz的中頻信號(hào);板卡配備2片高速D/A，具備雙通道中頻調(diào)制輸出能力。在本基帶中D/A變換器1輸出上行中頻調(diào)制信號(hào)。D/A變換器2在中頻閉環(huán)測(cè)試時(shí)用，輸出高斯白噪聲，模擬信道噪聲?！　?. 1.2 調(diào)制器信道盒　　調(diào)制器信道盒安裝于CPCI標(biāo)準(zhǔn)板卡(后板)。上行中頻信道框圖見圖2。信號(hào)支路采用(68±1.7)MHz和(70±16.2)MHz兩種濾波器。在工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的(68±1.625)MHz(68 MHz載波，1 MHz高側(cè)音，125 Kb/s的PN碼，上行掃描范圍±500 kHz)上行信號(hào)通過(68±1.7)MHz濾波器輸出。在設(shè)備自檢狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的(70.08±16.105)MHz或(69.92±16.105)MHz(70.08 MHz或69.92 MHz載波，最大14.5 MHz副載波，1 MHz高側(cè)音，125 Kb/s的PN碼，下行多普勒范圍±400 kHz)模擬下行信號(hào)通過(70±16.2)MHz濾波器輸出。噪聲支路采用(70±16.2)MHz的濾波器，輸出模擬下行通道噪聲?！　?center>
　　1.2 工作原理　　中頻調(diào)制器功能組成框圖如圖3所示，中頻調(diào)制器為前、后板結(jié)構(gòu)，以系統(tǒng)頻標(biāo)為參考相干地產(chǎn)生各種信號(hào)。綜合基帶工作狀態(tài)時(shí)，中頻調(diào)制器產(chǎn)生上行測(cè)距信號(hào)。PN碼與巴克碼模二加，再對(duì)主音BPSK調(diào)制，調(diào)制后的主音對(duì)載波進(jìn)行PM調(diào)制。主站、副站1、副站2產(chǎn)生的上行信號(hào)測(cè)距PN碼型不同，可以由監(jiān)控選擇。　　
　　調(diào)制中頻信號(hào)經(jīng)過濾波、放大后輸出(信號(hào)帶寬：(68±1.5)MHz)，經(jīng)上變頻、功率放大后由天線發(fā)送到應(yīng)答設(shè)備?；鶐гO(shè)備可以接收系統(tǒng)監(jiān)控臺(tái)的控制，對(duì)上行頻率進(jìn)行調(diào)整或控制上行頻率掃描，可控制掃描回零。基帶設(shè)備在自檢狀態(tài)時(shí)，中頻調(diào)制器產(chǎn)生下行模擬信號(hào)，該信號(hào)與圖4所示的應(yīng)答設(shè)備下發(fā)信號(hào)形式相同，即副站1測(cè)距信號(hào)對(duì)9 MHz副載波PM調(diào)制，副站2測(cè)距信號(hào)對(duì)14.5MHz副載波PM調(diào)制，然后2個(gè)已調(diào)副載波信號(hào)與主站測(cè)距信號(hào)一起對(duì)載波進(jìn)行PM凋制;由監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制，可以關(guān)掉任意一路副載波信號(hào)或主站測(cè)距信號(hào)。調(diào)制器產(chǎn)牛的下行模擬信號(hào)帶寬為(70±16.2)MHz。　　2 主要技術(shù)指標(biāo)　　(1)測(cè)距信號(hào)形式：PN碼⊕巴克碼對(duì)高側(cè)音BPSK調(diào)制;　　(2)載波調(diào)制方式：測(cè)距信號(hào)對(duì)載波PM調(diào)制;　　(3)高側(cè)音頻率：1 MHz;　　(4)輸出載頻：68 MHz;　　(5)工作方式：固定點(diǎn)頻、預(yù)置、掃描方式;　　(6)掃頻帶寬：±500kHz;　　(7)調(diào)制度：0～1.5 rad;　　(8)輸出信噪比(自檢模式)：128 dBHz?！　? 測(cè)試結(jié)果及應(yīng)用　　3.1 常溫測(cè)試　　常溫條件下的測(cè)試結(jié)果表明，中頻調(diào)制器滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求(見表1)。　　
　　3.2 應(yīng)用情況　　該調(diào)制器已在我部新研基帶設(shè)備上得到了應(yīng)用。在近兩年的應(yīng)用過程中，該調(diào)制器工作穩(wěn)定，操作方便。同時(shí)利用自檢信噪比可調(diào)的特點(diǎn)，極大地方便了系統(tǒng)測(cè)試工作。調(diào)制器軟件操作界面如圖5所示?！　?center>
　　4 結(jié)論　　隨著數(shù)字技術(shù)、軟件無線電技術(shù)的快速發(fā)展，基帶調(diào)制技術(shù)正朝多模式、多目標(biāo)、多調(diào)制體制、多編碼方式、軟件化、高數(shù)據(jù)速率及高載波頻率的方向發(fā)展，同時(shí)必須具備優(yōu)異的抗干擾、保密及可擴(kuò)展性能。本文所述中頻調(diào)制器為典型的自主外測(cè)型調(diào)制模塊化基帶設(shè)備，通過DSP、FPGA軟件模塊的重組即可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)TT&C調(diào)制器。長(zhǎng)期的應(yīng)用表明，該調(diào)制設(shè)備性能穩(wěn)定、操作靈活，通過軟件的簡(jiǎn)單配置即可以實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制模式功能，可以作為第四代標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制設(shè)備推廣應(yīng)用。