一種短波軟件無線電臺(tái)數(shù)字中頻單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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1．4 音頻處理器設(shè)計(jì)
本電臺(tái)選用的音頻AD／DA器件是TI公司的TLV320AIC20芯片。它的工作電壓為3～5 V，當(dāng)內(nèi)置的FIR使能時(shí)，最大輸出轉(zhuǎn)換速率為22 KS／s，F(xiàn)IR旁路時(shí)的最大輸出轉(zhuǎn)換速率為88 KS／s。它內(nèi)置有可編程輸入／輸出放大器，可編程采樣頻率等。
考慮到電臺(tái)接收端的實(shí)際收聽效果，避免出現(xiàn)聲音忽大忽小的情況出現(xiàn)，對(duì)音頻信號(hào)需要進(jìn)行AGC處理。當(dāng)音量(無論是輸入音量還是輸出音量)超過某一門限值，信號(hào)就會(huì)被限幅。限幅指的是音頻設(shè)備的輸出不再隨著輸入而變化，輸出實(shí)質(zhì)上變成了最大音量位置上的一條水平線；當(dāng)檢測(cè)到音頻增益達(dá)到了某一門限時(shí)，它會(huì)自動(dòng)減小增益來避免限幅的發(fā)生。另一方面，如果捕捉到的音量太低時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)提高增益?；驹硎牵簩⑤斎氲囊纛l數(shù)據(jù)投影在一個(gè)固定區(qū)間內(nèi)，從而使得不論輸入的數(shù)據(jù)數(shù)值大小都會(huì)等比例地向這個(gè)空間映射。一方面將獲得的音頻數(shù)據(jù)最大值與原來的峰值進(jìn)行比較，如果有新的峰值出現(xiàn)就計(jì)算新的增益系數(shù)；另一方面在一定的時(shí)間周期內(nèi)獲取一個(gè)新的峰值，這個(gè)峰值與原峰值比較并計(jì)算新的增益系數(shù)。這個(gè)增益系數(shù)是相對(duì)穩(wěn)定的。當(dāng)音量加大時(shí)，信號(hào)峰值會(huì)自動(dòng)增加，從而增益系數(shù)自動(dòng)下降；當(dāng)音量減小時(shí)，新的峰值會(huì)減小并且取代原來的峰值，從而使峰值下降，使增益系數(shù)上升。最后輸出的數(shù)據(jù)乘以新增益系數(shù)后映射到音頻信號(hào)輸入的投影區(qū)間內(nèi)。
2 工程實(shí)現(xiàn)
實(shí)際項(xiàng)目中，對(duì)中頻數(shù)字處理單元的主要指標(biāo)要求為：
(1)中頻頻率500 kHz；
(2)調(diào)制類型：USB，LSB，AM，CW；
(3)接收機(jī)靈敏度≤60 μV(Signal—to—Noise—and—Distortion Ratio，SINAD≥12 dB)；
(4)AGCGC特性收中頻500 kHz輸入3．5(-36．1 dBm)～350 mV(3．9 dBm)時(shí)，DSP音頻輸出變化≤2 dB(10 kΩ)。
(5)音頻輸入≥100 mV(600 Ω)時(shí)，500 kHz中頻輸出≥-31 dBm。
(6)發(fā)射機(jī)互調(diào)特性：500 kHz中頻輸出≤-37 dBm(50 Ω)，雙音互調(diào)≤-45 dB。
2．1 數(shù)字中頻單元硬件平臺(tái)
針對(duì)設(shè)計(jì)要求，中頻A／D器件選用AD公司的AD9649-20芯片，其最高采樣率20 MS／s，支持差分輸入，14位輸出，1．8 V供電功耗僅有45 mW。中頻D／A器件選用AD公司的AD9764芯片，它的采樣率為125 MS／s，14位輸入，差分輸出，3 V供電時(shí)功耗45 mW，休眠功耗小于25 mW，具有28腳SOIC和TSSOP兩種封裝形式。采用FPGA作為核心處理器，選用ALTERA公司的EP3C16Q240器件。硬件平臺(tái)框圖如下所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/193237.htm
2．2 工作流程
接收時(shí)：中頻輸入的500 kHz模擬中頻信號(hào)經(jīng)AD9649-20采樣后(采樣速率4．608 MHz)，數(shù)字信號(hào)并行輸出至FPGA；數(shù)字下變頻模塊把中頻信號(hào)下變頻為基帶信號(hào)，對(duì)應(yīng)的采樣率從4．608 Mb／s變?yōu)?．6 Kb／s(總抽取率為480)?；鶐盘?hào)先經(jīng)AGC模塊處理，此模塊的2個(gè)輸出AA GC和DAGC分別用來控制前端模擬中頻放大器和后端的數(shù)字增益。之后數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)入調(diào)制解調(diào)模塊得到用戶所需信息，再通過音頻DAC輸出至話筒。
發(fā)送時(shí)：輸入音頻信號(hào)經(jīng)過音頻A／D變換后進(jìn)入FPGA音頻處理模塊，通過音頻AGC處理后在調(diào)制解調(diào)模塊進(jìn)行調(diào)制(用戶可以指定USB． LSB，AM，CW四種調(diào)制類型)，調(diào)制后數(shù)據(jù)采樣率為9．6 kHz，F(xiàn)PGA的上變頻模塊經(jīng)過480倍的內(nèi)插，最終輸出數(shù)據(jù)速率為4．608 MHz、中頻為500 kHz的中頻信號(hào)通過中頻DA器件AD9764輸出到射頻單元，混頻到射頻并進(jìn)行功率放大濾波后發(fā)射。
評(píng)論