S波段收發(fā)信機方案設計

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

2、收發(fā)信機技術指標

  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數字解調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)設計
  這里主要對發(fā)射子系統(tǒng)中關鍵模塊DSP+FPGA調制信號發(fā)生器、射頻發(fā)射前端及控制進行設計說明,。

  3.2.1 DSP+FPGA調制信號發(fā)生器
  在統(tǒng)一的硬件平臺上,，實現(xiàn)多種調制信號，需采用軟件無線電設計思想,。調制信號發(fā)生器采用DSP+FPGA+DAC架構,，具有很強的通用性和靈活性，DSP通過USB接口接收用戶設置的調制方式,、調制碼速率等參數,，并解析工控機上層軟件指令，配置FPGA內濾波器和時鐘,，F(xiàn)PGA根據配置產生相應的調制映射,、濾波器、數字載波等,，終生成數字中頻信號,，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,、濾波方法產生，將系統(tǒng)時鐘100MHz通過寬帶放大器飽和放大產生,，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)設計

  3.3.1 DSP+FPGA數字解調器
  為了實現(xiàn)多種調制制式的解調，采用ADC+FPGA+DSP的硬件架構,，ADC以帶通過采樣方式采集中頻信號,，采集后數字中頻信號在FPGA內實現(xiàn)抽取、濾波,、載波同步,、碼同步數字信號處理,，處理后在DSP內實現(xiàn)解調、解交織,、解碼,，終碼數據通過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,、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),。