S波段收發(fā)信機方案設(shè)計

1,、收發(fā)信機功能
1)無線通信功能，通過天線發(fā)射已調(diào)制射頻信號,，通過天線接收調(diào)制信號,，并解調(diào)出信碼。
2)以FPGA+DSP通用硬件平臺,，實現(xiàn)多種調(diào)制信號產(chǎn)生算法驗證平臺,，如信道編碼、交織,、調(diào)制星座映射,、插值及濾波算法等。
3)以FPGA+DSP硬件平臺,，能夠完成多種解調(diào)算法驗證,，如載波同步、碼同步,、數(shù)字濾波等算法。

2,、收發(fā)信機技術(shù)指標

發(fā)信機
1)工作頻率：2.8GHz
2)輸出功率：-60-20dbm
3)功率控制步進：≤1dB
4)鄰道功率抑制：≥dB
5)調(diào)制制式：BPSK,、QPSK、QAM,、2FSK等
6)基帶碼速率:700Kbps
7)中頻：25MHz
8)帶寬：1.5MHz
9)本振輸出頻率：300MHz,、2475MHz
10)本振信號相噪：≤-96dBc/Hz@1k（2.8GHz）
11)本振信號雜散：≤-55dBc（非諧波）

收信機
1)射頻頻率：2.8GHz
2)接收靈敏度：≥-90dBm
3)功率動態(tài)范圍：90dB,自動增益控制
4)解調(diào)制式：BPSK、QPSK,、QAM,、2FSK等
5)中頻：25MHz
6)帶寬：1.5MHz
7)本振：300MHz、2475MHz
8)本振信號相噪：≤-100dBc/Hz@1k（1GHz）
9)本振信號雜散：≤-55dBc（非諧波）
10)中頻大輸出功率：≤5dBm
11)誤碼率：1×10-4（符號信噪比12dB）

3,、收發(fā)信機總體方案設(shè)計

3.1收發(fā)信機組成
軟件無線電通信驗證系統(tǒng)主要包括發(fā)信機和收信機兩個子系統(tǒng),，由系統(tǒng)控制器,、系統(tǒng)顯示器鍵盤、DSP+FPGA調(diào)制信號發(fā)生器,、射頻發(fā)射前端,、發(fā)射天線組成發(fā)信機子系統(tǒng)；由系統(tǒng)控制器,、系統(tǒng)顯示器鍵盤,、接收天線、射頻接收前端,、DSP+FPGA數(shù)字解調(diào)器組成收信機子系統(tǒng),，系統(tǒng)組成框圖如圖1、2所示：

圖1發(fā)射子系統(tǒng)

圖2接收子系統(tǒng)

3.2發(fā)射子系統(tǒng)設(shè)計
這里主要對發(fā)射子系統(tǒng)中關(guān)鍵模塊DSP+FPGA調(diào)制信號發(fā)生器,、射頻發(fā)射前端及控制進行設(shè)計說明,。

3.2.1 DSP+FPGA調(diào)制信號發(fā)生器
在統(tǒng)一的硬件平臺上，實現(xiàn)多種調(diào)制信號,，需采用軟件無線電設(shè)計思想,。調(diào)制信號發(fā)生器采用DSP+FPGA+DAC架構(gòu)，具有很強的通用性和靈活性,，DSP通過USB接口接收用戶設(shè)置的調(diào)制方式,、調(diào)制碼速率等參數(shù)，并解析工控機上層軟件指令,，配置FPGA內(nèi)濾波器和時鐘,，F(xiàn)PGA根據(jù)配置產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)制映射、濾波器,、數(shù)字載波等,，終生成數(shù)字中頻信號，再通過DAC,，輸出模擬中頻信號,。原理框圖如圖3所示。

圖3

3.2.2 射頻發(fā)射前端
射頻發(fā)射模塊采用二次上變頻設(shè)計完成對中頻信號的變頻處理和發(fā)射,。發(fā)射模塊主要由中頻低通濾波器,、上變頻器、放大器,、大動態(tài)/小步進功率衰減器,、檢波器組成,見圖4。

圖4

其中,，300MHz點頻源采用直接倍頻,、濾波方法產(chǎn)生，將系統(tǒng)時鐘100MHz通過寬帶放大器飽和放大產(chǎn)生,，100MHz的N次諧波,，再通過濾波器取出3次諧波300MHz,。
2475MHz點頻源采用鎖相環(huán)PE3336實現(xiàn)，實現(xiàn)原理框圖如圖5所示,。

圖5

3.3接收子系統(tǒng)設(shè)計

3.3.1 DSP+FPGA數(shù)字解調(diào)器
為了實現(xiàn)多種調(diào)制制式的解調(diào),，采用ADC+FPGA+DSP的硬件架構(gòu)，ADC以帶通過采樣方式采集中頻信號,，采集后數(shù)字中頻信號在FPGA內(nèi)實現(xiàn)抽取,、濾波、載波同步,、碼同步數(shù)字信號處理,，處理后在DSP內(nèi)實現(xiàn)解調(diào)、解交織,、解碼,，終碼數(shù)據(jù)通過USB上傳至工控機，進行比對分析,、星座圖顯示等,。原理框圖如圖6所示。

圖6

3.3.2 射頻接收前端及控制
射頻接收前端主要由低噪聲放大器,、鏡像濾波器,、自動增益放大器、射頻檢波電路,、開關(guān),、混頻器、本振源等電路組成,。射頻接收前端原理框圖如圖7所示,。射頻接收前端低噪聲放大器增加射頻接收前端靈敏度，功率檢波電路測量低噪聲放大器輸出的射頻信號功率,，控制自動增益放大器滿足射頻接收前端-90—10dbm線性功率動態(tài)范圍的要求,，并使得射頻輸入電平處于混頻器、中頻放大器及檢波器的佳量程范圍,。

圖7

3125MHz點頻源采用鎖相環(huán)ADF4350實現(xiàn),。

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