基于軟件無線電的短波通信中頻數(shù)字化
基于上述的專用數(shù)字上下變頻芯片以及通用數(shù)字信號處理器,我們構(gòu)建了短波中頻數(shù)字化平臺,配合前端的射頻模塊,該平臺還能夠用于其他頻段(比如超短波)的中頻數(shù)字化,具有較強的通用性及可擴展性。圖5為該平臺的硬件模塊框圖。其中,處理器模塊完成信號的基帶調(diào)制解調(diào);邏輯時鐘模塊提供系統(tǒng)中的地址譯碼及控制信號和各種時鐘信號;發(fā)送模塊完成信號的上變頻及中頻數(shù)模轉(zhuǎn)換;接收模塊完成中頻采樣及信號的下變頻;基帶接口模塊完成語音信號的模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換;通信與擴展接口模塊提供數(shù)字業(yè)務(wù)接口及通信功能。此外,還包括AGC電路、電源及看門狗電路等。
對該平臺進行單邊帶調(diào)制性能測試(主要有邊帶抑制、載波抑制、帶外衰減、互調(diào)失真等指標),采用高效的復(fù)數(shù)濾波法進行數(shù)字單邊帶調(diào)制[5]。在基帶分別加入1kHz,1.7kHz單音和1kHz+1.7kHz等幅雙音信號,在500kHz中頻處用頻譜分析儀觀察上邊帶調(diào)制結(jié)果如圖6和圖7所示(橫軸中心頻率為500kHz,每格1kHz,縱軸每格-10dB)。
其中,由于HSP50415內(nèi)部集成的D/A轉(zhuǎn)換器其SFDR指標>50dB,實際測得的三階互調(diào)指標約55dB,在D/A轉(zhuǎn)換器線性指標范圍內(nèi)。如果要求進一步提高互調(diào)指標,可以選用雙音SFDR指標更高的專用D/A轉(zhuǎn)換器。
表1給出了該數(shù)字化中頻與采用晶體濾波器的模擬中頻的單邊帶調(diào)制性能比較,可以看出各項指標都有一定提高,并且易于實現(xiàn)。
該中頻數(shù)字化平臺達到了預(yù)定的設(shè)計目標,整個平臺功耗小于1.5W,主載波調(diào)制方式有USB,LSB,AM三種方式,支持等幅報音通信方式,音頻響應(yīng)范圍300~3000Hz,并且可編程,中頻采樣時輸入信號可低至毫伏級,可有效降低前端射頻模塊增益,從而降低模擬前端的非線性影響。在該平臺上加載跳頻通信,自適應(yīng)通信以及并行或者串行Modem等業(yè)務(wù)軟件模塊,有助于提高電臺的保密抗干擾以及數(shù)據(jù)傳輸性能。
3 結(jié)束語
在介紹軟件無線電基本理論以及在短波電臺中頻數(shù)字化應(yīng)用的基礎(chǔ)上,我們結(jié)合兩款典型芯片對軟件無線電中核心的數(shù)字變頻技術(shù)進行了比較詳細的討論,并給出一種短波電臺中頻數(shù)字化平臺設(shè)計方案,最后采用短波單邊帶調(diào)制對該平臺進行了測試,測試結(jié)果驗證了平臺的可實現(xiàn)性。
目前,國內(nèi)多個科研機構(gòu)正在開展第三代短波數(shù)字化抗干擾自動控制通信電臺的研制,該電臺基于MIL-STD-188-141B,MIL-STD-188-110以及GJB2076-94,GJB2077-94標準,融合了高速串行分組數(shù)傳以及第三代自動鏈路建立等功能,代表了未來短波通信的發(fā)展方向。
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