超短波跳頻電臺數(shù)字處理平臺的設(shè)計

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1、超短波跳頻電臺數(shù)字處理平臺的設(shè)計　摘要:本文主要對超短波跳頻電臺數(shù)字處理平臺的設(shè)計及其中用到的信號處理技術(shù)進行了研究。通過方案設(shè)計和論證,我們采用高速ADC和DAC來實現(xiàn)超短波中頻數(shù)字化,用可編程的上下變頻器實現(xiàn)信號的上下變頻,并且完成了硬件電路的設(shè)計和調(diào)試。　　關(guān)鍵詞:跳頻;中頻數(shù)字化;超短波　　　　隨著軟件無線電的興起,目前根據(jù)硬件的發(fā)展水平,一般軟件無線電中都采用中頻數(shù)字化。對于較高的二次中頻一般采用欠采樣技術(shù);在三中頻到基帶之間的部分直接進行奈奎斯特采樣來實現(xiàn)數(shù)字化。本系統(tǒng)的硬件設(shè)計就是基于軟件無線電的思想,中頻數(shù)字化是在第三中頻完成的。系統(tǒng)接收

2、時的中頻信號為455KHz,發(fā)送時的中頻信號為11.9MHz。下面將主要來討論超短波跳頻電臺的數(shù)字處理平臺的設(shè)計與實現(xiàn)?！　?硬件電路設(shè)計　　系統(tǒng)框圖如圖1.1所示。系統(tǒng)電路的設(shè)計與調(diào)試也是圍繞著兩個芯片而來的,下面我們將結(jié)合系統(tǒng)中的信號處理和系統(tǒng)框圖來對電路的設(shè)計進行分析說明?！　∠到y(tǒng)中用到了三個時鐘源,其中60MHz的普通晶振用來為DSP提供工作時鐘,該時鐘不用作定時;18.432MHz的時鐘是專為ST16C554D四異步串口提供的,用來產(chǎn)生各種常用的波特率,最高波特率可達1.152Mbaud/s;而96MHz的時鐘是來自頻合的高穩(wěn)定度的溫補晶振,整

3、個系統(tǒng)的定時以及其它芯片的工作時鐘都由96MHz的時鐘分頻得到。正如圖1.1中的時中產(chǎn)生電路所示?！　‰娐分羞€用到了AD公司的AD73311,AD73311是數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,包括了16-bitA/DC和16-bit的D/AC,AD73311的采樣率、增益控制都可以通過編程來實現(xiàn),系統(tǒng)中它外接12MHz的時鐘,完成模擬話音的直接采樣,采樣率為46.875Ksps,該通路也就是我們所說的模擬話;FX609是CML(ConsumerMicrocircuitLimited)公司的產(chǎn)品,它在系統(tǒng)中完成對模擬話音直接進行編碼,編碼采用連續(xù)可變斜率增量調(diào)制(CV

4、SD-ContinuouslyVariableSlopeDeltaModulationCodec)話音編碼方案,編碼速率為可選擇為16Kbps、32Kbps、64Kbps,在此我們選擇了16Kbps,該路就是我們所說的數(shù)字話。連續(xù)可變斜率增量調(diào)制是一種自適應(yīng)增量調(diào)制技術(shù),能夠獲得高質(zhì)量傳輸?shù)囊纛l編碼,CVSD編碼擅長處理丟失和被損壞的語音采樣,即使比特錯誤率達到4%,CVSD編碼的語音還是可聽的。　　FX609編碼后的數(shù)字話可以直接進行串并變換(跳頻明話),也可以經(jīng)過加密模塊然后再進行串并變換(跳頻密話);此處串并變換由FPGA完成,串并變換后的并行數(shù)據(jù)

5、經(jīng)DSP總線讀入DSP。話音通信有模擬話和數(shù)字話兩種,兩路話音的選擇是通過模擬開關(guān)4066來控制完成的。在數(shù)據(jù)傳輸時,計算機將數(shù)據(jù)文件處理后送至DSP,計算機和DSP數(shù)字處理平臺之間的連接是通過串口實現(xiàn)的,因為計算機串口是RS232電平(-12V-+12V),在此我們用MAX232對其進行電平轉(zhuǎn)換,變成TTL電平和DSP板上的四異步串口相連?！　“l(fā)送時話音信號(包括模擬話和數(shù)字話)或者數(shù)據(jù)傳輸時的數(shù)據(jù)信號經(jīng)過DSP處理后,送至HSP50215上變頻器,HSP50215的時鐘為48MHz,在HSP50215中進行調(diào)制和上變頻至11.9MHz,采樣率插值到4

6、8Msps,已調(diào)數(shù)字信號經(jīng)過AD9764進行數(shù)模轉(zhuǎn)換變?yōu)?1.9MHz的中頻模擬信號,然后被混頻至發(fā)射頻率發(fā)射出去;接收時,電臺接收下來的射頻信號經(jīng)混頻至455KHz的中頻信號,然后經(jīng)過AD9243采樣數(shù)字化(采樣頻率為3Msps)后被送到HSP50214進行下變頻至基帶和解調(diào),解調(diào)信號送至DSP由DSP進行處理?！　∠到y(tǒng)中的ST16C554D四異步串口實現(xiàn)DSP板和外設(shè)之間的通信,四異步串口外接18.432MHz的時鐘,通過DSP對各個串口的設(shè)置,和不同外設(shè)之間通信時選用不同的波特率。系統(tǒng)中主控單片機是電臺內(nèi)的核心控制單元,完成電臺控制面板命令的接收和

7、到DSP板的傳送,用來控制電臺實現(xiàn)各種不同的功能,DSP對主控單片機來的命令做出相應(yīng)的應(yīng)答,主控單片機和DSP板之間通過串口C相連,其速率為19.2Kbaud/s。在跳頻通信時,DSP將跳頻序列產(chǎn)生器產(chǎn)生的跳頻序列經(jīng)過異步串口B送至頻率合成器,在定頻通信時,DSP將電臺設(shè)置的定頻頻率通過串口B送至頻率合成器,其速率也為19.2Kbaud/s。DSP和密鑰槍的接口是通過串口D實現(xiàn)的,密鑰槍的電平為RS232電平,因此在DSP板上用MAX232進行電平轉(zhuǎn)換,將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平和密鑰槍相連,其速率為9.6Kbaud/s。同樣DSP板和計算機之間的

8、連接是通過異步串口A實現(xiàn)的,串口A和計算機的串口之間也要通過電平轉(zhuǎn)換。因為計算機