一種短波軟件無線電臺數(shù)字中頻單元的設(shè)計與實現(xiàn)
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1．4 音頻處理器設(shè)計
本電臺選用的音頻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，最大輸出轉(zhuǎn)換速率為22 KS／s，F(xiàn)IR旁路時的最大輸出轉(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。
考慮到電臺接收端的實際收聽效果，避免出現(xiàn)聲音忽大忽小的情況出現(xiàn)，對音頻信號需要進行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，信號就會被限幅。限幅指的是音頻設(shè)備的輸出不再隨著輸入而變化，輸出實質(zhì)上變成了最大音量位置上的一條水平線；當(dāng)檢測到音頻增益達到了某一門限時，它會自動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，系統(tǒng)將自動提高增益?；驹硎牵簩⑤斎氲囊纛l數(shù)據(jù)投影在一個固定區(qū)間內(nèi)，從而使得不論輸入的數(shù)據(jù)數(shù)值大小都會等比例地向這個空間映射。一方面將獲得的音頻數(shù)據(jù)最大值與原來的峰值進行比較，如果有新的峰值出現(xiàn)就計算新的增益系數(shù)；另一方面在一定的時間周期內(nèi)獲取一個新的峰值，這個峰值與原峰值比較并計算新的增益系數(shù)。這個增益系數(shù)是相對穩(wěn)定的。當(dāng)音量加大時，信號峰值會自動增加，從而增益系數(shù)自動下降；當(dāng)音量減小時，新的峰值會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)后映射到音頻信號輸入的投影區(qū)間內(nèi)。
2 工程實現(xiàn)
實際項目中，對中頻數(shù)字處理單元的主要指標要求為：
(1)中頻頻率500 kHz；
(2)調(diào)制類型：USB，LSB，AM，CW；
(3)接收機靈敏度≤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，DSP音頻輸出變化≤2 dB(10 kΩ)。
(5)音頻輸入≥100 mV(600 Ω)時，500 kHz中頻輸出≥-31 dBm。
(6)發(fā)射機互調(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
針對設(shè)計要求，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。硬件平臺框圖如下所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/193237.htm
2．2 工作流程
接收時：中頻輸入的500 kHz模擬中頻信號經(jīng)AD9649-20采樣后(采樣速率4．608 MHz)，數(shù)字信號并行輸出至FPGA；數(shù)字下變頻模塊把中頻信號下變頻為基帶信號，對應(yīng)的采樣率從4．608 Mb／s變?yōu)?．6 Kb／s(總抽取率為480)。基帶信號先經(jīng)AGC模塊處理，此模塊的2個輸出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)字基帶信號進入調(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：輸入音頻信號經(jīng)過音頻A／D變換后進入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的中頻信號通過中頻DA器件AD9764輸出到射頻單元，混頻到射頻并進行功率放大濾波后發(fā)射。
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