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1、超短波跳频电台数字处理平台的设计 摘要:本文主要对超短波跳频电台数字处理平台的设计及其中用到的信号处理技术进行了研究。通过方案设计和论证,我们采用高速ADC和DAC来实现超短波中频数字化,用可编程的上下变频器实现信号的上下变频,并且完成了硬件电路的设计和调试。 关键词:跳频;中频数字化;超短波 随着软件无线电的兴起,目前根据硬件的发展水平,一般软件无线电中都采用中频数字化。对于较高的二次中频一般采用欠采样技术;在三中频到基带之间的部分直接进行奈奎斯特采样来实现数字化。本系统的硬件设计就是基于软件无线电的思想,中频数字化是在第三中频完成的。系统接收
2、时的中频信号为455KHz,发送时的中频信号为11.9MHz。下面将主要来讨论超短波跳频电台的数字处理平台的设计与实现。 1硬件电路设计 系统框图如图1.1所示。系统电路的设计与调试也是围绕着两个芯片而来的,下面我们将结合系统中的信号处理和系统框图来对电路的设计进行分析说明。 系统中用到了三个时钟源,其中60MHz的普通晶振用来为DSP提供工作时钟,该时钟不用作定时;18.432MHz的时钟是专为ST16C554D四异步串口提供的,用来产生各种常用的波特率,最高波特率可达1.152Mbaud/s;而96MHz的时钟是来自频合的高稳定度的温补晶振,整
3、个系统的定时以及其它芯片的工作时钟都由96MHz的时钟分频得到。正如图1.1中的时中产生电路所示。 电路中还用到了AD公司的AD73311,AD73311是数/模、模/数转换器,包括了16-bitA/DC和16-bit的D/AC,AD73311的采样率、增益控制都可以通过编程来实现,系统中它外接12MHz的时钟,完成模拟话音的直接采样,采样率为46.875Ksps,该通路也就是我们所说的模拟话;FX609是CML(ConsumerMicrocircuitLimited)公司的产品,它在系统中完成对模拟话音直接进行编码,编码采用连续可变斜率增量调制(CV
4、SD-ContinuouslyVariableSlopeDeltaModulationCodec)话音编码方案,编码速率为可选择为16Kbps、32Kbps、64Kbps,在此我们选择了16Kbps,该路就是我们所说的数字话。连续可变斜率增量调制是一种自适应增量调制技术,能够获得高质量传输的音频编码,CVSD编码擅长处理丢失和被损坏的语音采样,即使比特错误率达到4%,CVSD编码的语音还是可听的。 FX609编码后的数字话可以直接进行串并变换(跳频明话),也可以经过加密模块然后再进行串并变换(跳频密话);此处串并变换由FPGA完成,串并变换后的并行数据
5、经DSP总线读入DSP。话音通信有模拟话和数字话两种,两路话音的选择是通过模拟开关4066来控制完成的。在数据传输时,计算机将数据文件处理后送至DSP,计算机和DSP数字处理平台之间的连接是通过串口实现的,因为计算机串口是RS232电平(-12V-+12V),在此我们用MAX232对其进行电平转换,变成TTL电平和DSP板上的四异步串口相连。 发送时话音信号(包括模拟话和数字话)或者数据传输时的数据信号经过DSP处理后,送至HSP50215上变频器,HSP50215的时钟为48MHz,在HSP50215中进行调制和上变频至11.9MHz,采样率插值到4
6、8Msps,已调数字信号经过AD9764进行数模转换变为11.9MHz的中频模拟信号,然后被混频至发射频率发射出去;接收时,电台接收下来的射频信号经混频至455KHz的中频信号,然后经过AD9243采样数字化(采样频率为3Msps)后被送到HSP50214进行下变频至基带和解调,解调信号送至DSP由DSP进行处理。 系统中的ST16C554D四异步串口实现DSP板和外设之间的通信,四异步串口外接18.432MHz的时钟,通过DSP对各个串口的设置,和不同外设之间通信时选用不同的波特率。系统中主控单片机是电台内的核心控制单元,完成电台控制面板命令的接收和
7、到DSP板的传送,用来控制电台实现各种不同的功能,DSP对主控单片机来的命令做出相应的应答,主控单片机和DSP板之间通过串口C相连,其速率为19.2Kbaud/s。在跳频通信时,DSP将跳频序列产生器产生的跳频序列经过异步串口B送至频率合成器,在定频通信时,DSP将电台设置的定频频率通过串口B送至频率合成器,其速率也为19.2Kbaud/s。DSP和密钥枪的接口是通过串口D实现的,密钥枪的电平为RS232电平,因此在DSP板上用MAX232进行电平转换,将TTL电平转换为RS232电平和密钥枪相连,其速率为9.6Kbaud/s。同样DSP板和计算机之间的
8、连接是通过异步串口A实现的,串口A和计算机的串口之间也要通过电平转换。因为计算机
