一種基于dsp的衛(wèi)星信道模擬器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，包括采樣時(shí)鐘模塊、模擬信號(hào)輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字下變頻模塊、初始化模塊、DSP處理模塊及PC機(jī)，采樣時(shí)鐘模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，模擬信號(hào)輸入模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，數(shù)字下變頻模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊以及DSP處理模塊相連接，初始化模塊與數(shù)字下變頻模塊相連，DSP處理模塊與PC相連。本實(shí)用新型能實(shí)時(shí)模擬衛(wèi)星信道中的多徑效應(yīng)、陰影衰落、多普勒頻移和加性噪聲，穩(wěn)定性好、研發(fā)周期短、硬件電路易于實(shí)現(xiàn)。
【專利說(shuō)明】—種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種衛(wèi)星信道模擬器，特別是一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]為了研究通信設(shè)備或通信手段在不同信道條件下的性能；或在同一信道條件下，比較不同通信設(shè)備或通信手段的優(yōu)缺點(diǎn)，以往主要依靠外場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)完成，但由于外場(chǎng)試驗(yàn)的局限性以及現(xiàn)實(shí)條件所限，不可能在設(shè)備研制的整個(gè)過(guò)程都進(jìn)行外場(chǎng)試驗(yàn)，這在技術(shù)上和經(jīng)費(fèi)上都存在問(wèn)題，所以設(shè)計(jì)信道模擬器真實(shí)地反映衛(wèi)星信道特性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]目前，衛(wèi)星信道模擬器硬件結(jié)構(gòu)主要有:單DSP芯片、單FPGA芯片和FPGA+DSP芯片，單DSP芯片和單FPGA芯片結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星信道模擬器處理高速中頻信號(hào)的能力有限，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能較差。FPGA+DSP芯片結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星信道模擬器雖然實(shí)時(shí)性能較好，但其開發(fā)難度較大，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型公開了一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，包括采樣時(shí)鐘模塊、模擬信號(hào)輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字下變頻模塊、初始化模塊、DSP處理模塊及PC機(jī)，所述的采樣時(shí)鐘模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，所述的模擬信號(hào)輸入模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，所述的數(shù)字下變頻模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊以及DSP處理模塊相連接，所述的初始化模塊與數(shù)字下變頻模塊相連，所述的DSP處理模塊與PC相連。
[0006]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的初始化模塊包括單片機(jī)、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。
`[0007]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，采樣時(shí)鐘模塊有兩種時(shí)鐘源，一種為50MHz有源晶振MX045，另一種通過(guò)BNC接口由外部信號(hào)發(fā)生器提供，兩者通過(guò)跳針進(jìn)行選擇。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，模擬信號(hào)輸入模塊通過(guò)BNC接口由外部信號(hào)發(fā)生器提供中頻模擬信號(hào)。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊采用高精度A/D轉(zhuǎn)換器AD6644。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的數(shù)字下變頻模塊采用專用數(shù)字下變頻芯片AD6620。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的DSP處理模塊采用高速浮點(diǎn)DSP芯片TMS320C6713 的板卡 SEED-DEC6713。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述采樣時(shí)鐘模塊、模擬信號(hào)輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字下變頻模塊和初始化模塊集成在一塊電路板上，然后作為中頻處理子卡插到SEED-DEC6713板卡的外設(shè)擴(kuò)展槽上。
[0013]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的單片機(jī)采用的型號(hào)為AT89LV51。[0014]本實(shí)用新型的有益效果:
[0015]本實(shí)用新型由外部信號(hào)發(fā)生器提供系統(tǒng)測(cè)試中頻模擬信號(hào)，中頻模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器AD6644采樣得到中頻數(shù)字信號(hào)，再由數(shù)字下變頻芯片AD6620處理變?yōu)榈退倩鶐?shù)字信號(hào)，最后送入DSP板卡進(jìn)行處理，DSP處理模塊通過(guò)JTAG接口與PC機(jī)通信，寫入處理程序和觀測(cè)處理結(jié)果。本實(shí)用新型能實(shí)時(shí)模擬衛(wèi)星信道中的多徑效應(yīng)、陰影衰落、多普勒頻移和加性噪聲，穩(wěn)定性好、研發(fā)周期短、硬件電路易于實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本系統(tǒng)的整體架構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本系統(tǒng)的電路連接示意圖；
[0019]圖4為單片機(jī)AT89LV51的引腳圖；
[0020]圖5為單片機(jī)復(fù)位電路電路圖；
[0021]圖6為單片機(jī)時(shí)鐘電路電路圖；
[0022]圖7為采樣時(shí)鐘模塊電路圖；
[0023]圖8為模擬信號(hào)輸入模塊電路圖；
[0024]圖9為A/D轉(zhuǎn)換模塊AD6644電路圖；
[0025]圖10為數(shù)字下變頻模塊AD6620電路圖；
[0026]圖11為中頻處理子卡接口電路圖；
[0027]圖12為SEED-DEC6713板卡外設(shè)擴(kuò)展槽電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。
[0029]如圖1所示，為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖，本實(shí)用新型的基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器包括:包括采樣時(shí)鐘模塊、模擬信號(hào)輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字下變頻模塊、初始化模塊、DSP處理模塊及PC機(jī)。所述的采樣時(shí)鐘模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，提供系統(tǒng)采樣時(shí)鐘；模擬信號(hào)輸入模塊通過(guò)BNC接口由外部信號(hào)發(fā)生器提供中頻模擬信號(hào)；所述的模擬信號(hào)輸入模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，將中頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號(hào)；所述的數(shù)字下變頻模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，將中頻數(shù)字信號(hào)下變頻為基帶數(shù)字信號(hào)；DSP處理模塊與數(shù)字下變頻模塊相連接，用于處理基帶數(shù)字信號(hào)；所述的初始化模塊與數(shù)字下變頻模塊相連，用于初始化下變頻系統(tǒng)；所述PC機(jī)通過(guò)JTAG接口與DSP處理模塊連接，用于寫入處理程序和觀測(cè)處理結(jié)果。
[0030]如圖2所示為本實(shí)用新型的整體架構(gòu)圖，所述采樣時(shí)鐘模塊、模擬信號(hào)輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字下變頻模塊和初始化模塊集成在同一塊電路板上，然后作為中頻處理子卡插到SEED-DEC6713板卡的外設(shè)擴(kuò)展槽上。中頻模擬信號(hào)經(jīng)AD6644采樣變?yōu)橹蓄l數(shù)字信號(hào)，再由AD6620抽樣、濾波，降低數(shù)據(jù)速率，變?yōu)榛鶐?shù)字信號(hào)，從而減輕DSP芯片的運(yùn)算壓力。中頻處理子卡產(chǎn)生的基帶數(shù)字信號(hào)通過(guò)SEED-DEC6713外設(shè)擴(kuò)展槽的多通道緩沖串口 McBSPO串行傳送給DSP，DSP對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。PC機(jī)通過(guò)JTAG接口與SEED-DEC6713通信，用來(lái)寫入處理程序和觀察處理結(jié)果。
[0031]圖3為本系統(tǒng)的電路連接示意圖，AD6644采樣時(shí)鐘由變壓器變?yōu)椴罘中盘?hào)，再經(jīng)一個(gè)背對(duì)背的肖特基二極管HSMS2812輸入AD6644引腳ENCODE和ENCODE。采樣時(shí)鐘源有兩種:有源晶振或經(jīng)ENC接口由外部信號(hào)發(fā)生器提供。中頻模擬信號(hào)(IF)由外部信號(hào)發(fā)生器輸入，再經(jīng)變壓器變?yōu)椴罘中盘?hào)輸入AD6644的引腳AIN和\丨\ AD6644的引腳D0~D5經(jīng)鎖存器74LCX574連接AD6620的引腳IN2~IN7，AD6644的引腳D6~D13經(jīng)鎖存器74LCX574連接AD6620的引腳IN8~IN15。AD6620的時(shí)鐘CLK有兩種，一種為AD6644的采樣時(shí)鐘，另一種為AD6644的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好信號(hào)DRY，由于DRY信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力較弱，所以采用一個(gè)反相器NC7SZ32對(duì)其進(jìn)行整形和驅(qū)動(dòng)。引腳INO、IN1、EXP0、EXP1和EXP2接地。單片機(jī)AT89LV51通過(guò)AD6620的微處理器端口 MicroPort對(duì)其進(jìn)行初始化。AD6620與TMS320C6713串行通信(引腳PAR/SER接地)，串行輸入引腳SDI接地，AD6620工作于主模式(引腳SBM接高電平)。AD6620 引腳 SDFS、SD0 和 SCLK 分別連接 TMS320C6713 的引腳 FSR0、DR0 和 CLKR0。
[0032]初始化模塊包括單片機(jī)AT89LV51、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。單片機(jī)AT89LV51的引腳圖，如圖4所示。復(fù)位電路，如圖5所示，與單片機(jī)第9號(hào)引腳RST連接，同時(shí)通過(guò)一個(gè)反相器74F04與AD6620的第54號(hào)引腳相連，共用復(fù)位電路。單片機(jī)時(shí)鐘電路，如圖6所示，其引腳XI接單片機(jī)第19號(hào)引腳XTAL1，其引腳X2接單片機(jī)第18號(hào)引腳XTAL2。單片機(jī)為AD6620的初始化設(shè)置部分。
[0033]圖7為采樣時(shí)鐘模塊電路圖，采樣時(shí)鐘模塊有兩種時(shí)鐘源，一種為CTS公司的50MHz有源晶振MX045，另一種通過(guò)BNC接口由外部信號(hào)發(fā)生器提供，兩者通過(guò)跳針P2進(jìn)行選擇。通過(guò)Min1-Circuits公司的射頻變壓器ADT4-1WT將TTL時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為差分時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)在變壓器的次級(jí)接入一個(gè)背對(duì)背的肖特基二極管HSMS2812，連接AD6644的第5號(hào)引腳ENCODE和第6號(hào)引腳 ENCODE，以限制輸入到AD6644的時(shí)鐘幅度。MX045的1號(hào)引腳懸空，7號(hào)引腳接地，8號(hào)引腳接反相器NC7SZ32 (U4)的1、2號(hào)引腳和跳針P2的1號(hào)引腳，14號(hào)引腳通過(guò)磁珠F1接模擬電源+5VA。NC7SZ32 (U4)的3號(hào)引腳接地，4號(hào)引腳接跳針P1的1號(hào)引腳，5號(hào)引腳接數(shù)字電源+3.3VD。跳針P1的2號(hào)引腳接鎖存器U1、U2的11號(hào)引腳CK和反相器NC7SZ32 (U3)的1、2號(hào)引腳。
[0034]圖8為模擬信號(hào)輸入模塊電路圖，外部信號(hào)發(fā)生器通過(guò)BNC接口向模擬信號(hào)輸入模塊提供中頻模擬信號(hào)，再通過(guò)變壓器ADT4-1WT接入AD6644的11號(hào)引腳AIN和12號(hào)引
腳^
[0035]圖9為A/D轉(zhuǎn)換模塊電路圖，其與模擬信號(hào)輸入模塊連接，將中頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換模塊采用AD6644，其第1、33和43號(hào)引腳連接數(shù)字電源+3.3VD，第8、9、14、16、18、22、26、28和30號(hào)引腳連接模擬電源+5VA, 20號(hào)引腳Cl、24號(hào)引腳C2和3號(hào)引腳 VREF 分別通過(guò) 100nF 電容接地，第 2、4、7、10、13、15、17、19、21、23、25、27、29、34 和42號(hào)引腳接地，第44~51號(hào)引腳(D6~D13)分別通過(guò)一個(gè)100歐姆電阻連接到U1鎖存器74LCX574的第9~2號(hào)引腳(D7~D0)，第36~41號(hào)引腳(D0~D5)分別通過(guò)一個(gè)100歐姆電阻連接到U5鎖存器74LCX574的第7~2號(hào)引腳(D5~D0)，52號(hào)引腳DRY連接跳針P1的3號(hào)接口。
[0036]圖10為數(shù)字下變頻模塊電路圖，采用專用數(shù)字下變頻芯片AD6620，其第8、28、37、42、48、57、68、72 和 77 號(hào)引腳連接數(shù)字電源 +3.3VD，第 4、13、14、19、20、21、24、33、40、41、44、55、64和73號(hào)引腳接地，第9、7、6、5、3、2、I和80號(hào)引腳(D0~D7)依次連接單片機(jī)的第39~32號(hào)引腳P0.0~P0.7，43號(hào)引腳CLK連接反相器NC7SZ32 (U3)的4號(hào)引腳Y，18號(hào)
引腳^連接單片機(jī)的8號(hào)引腳Pl.7，第17~15號(hào)引腳AO~A2依次連接單片機(jī)的第21~23號(hào)引腳P2.0~P2.2，第39、38、36、35、34、32號(hào)引腳依次連接鎖存器U5的第19~14號(hào)引腳QO~Q5，第31、30、29、27、26、25、23、22號(hào)引腳依次連接鎖存器Ul的第12~19號(hào)引腳Q7~Q0，第60~63號(hào)引腳SDIVO~SDIV3依次連接單片機(jī)的第I~4號(hào)引腳Pl.0~Pl.3。
[0037]圖11為中頻處理子卡接口電路圖，子卡接口采用40芯的1.27mm*1.27mm高密度表貼雙列直插型插針，引腳3、4、25、26接地，5號(hào)引腳接+5V電源，39號(hào)引腳接+3.3V電源，17號(hào)引腳連接AD6620第79號(hào)引腳OUT 15 (MSB) /SCLK, 19號(hào)引腳接AD6620第75號(hào)引腳0UT12/SDFS，21 號(hào)引腳接 AD6620 第 76 號(hào)引腳 0UT13/SD0。
[0038]圖12為SEED-DEC6713板卡外設(shè)擴(kuò)展槽電路圖，其采用40芯的1.27mm*1.27mm高密度表貼雙列直插型插座。中頻處理子卡接口插針直接插入SEED-DEC6713板卡的外設(shè)擴(kuò)展槽，引腳對(duì)應(yīng)連接。中頻處理子板由該擴(kuò)展槽的+3.3V和+5V引腳提供電源，這樣省去了子卡電源模塊的制作，精簡(jiǎn)了電路，縮短了研發(fā)周期。[0039]本實(shí)用新型由外部信號(hào)發(fā)生器提供系統(tǒng)測(cè)試中頻模擬信號(hào)，中頻模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器AD6644采樣得到中頻數(shù)字信號(hào)，再由數(shù)字下變頻芯片AD6620處理變?yōu)榈退倩鶐?shù)字信號(hào)，最后送入DSP板卡進(jìn)行處理，DSP處理模塊通過(guò)JTAG接口與PC機(jī)通信，寫入處理程序和觀測(cè)處理結(jié)果。本實(shí)用新型能實(shí)時(shí)模擬衛(wèi)星信道中的多徑效應(yīng)、陰影衰落、多普勒頻移和加性噪聲，穩(wěn)定性好、研發(fā)周期短、硬件電路易于實(shí)現(xiàn)。
[0040]本實(shí)用新型方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，其特征在于:包括采樣時(shí)鐘模塊、模擬信號(hào)輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字下變頻模塊、初始化模塊、DSP處理模塊及PC機(jī)，所述的采樣時(shí)鐘模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，所述的模擬信號(hào)輸入模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，所述的數(shù)字下變頻模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊以及DSP處理模塊相連接，所述的初始化模塊與數(shù)字下變頻模塊相連，所述的DSP處理模塊與PC機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，其特征在于:所述的初始化模塊包括單片機(jī)、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，其特征在于:采樣時(shí)鐘模塊有兩種時(shí)鐘源，一種為50MHz有源晶振MX045，另一種通過(guò)BNC接口由外部信號(hào)發(fā)生器提供，兩者通過(guò)跳針進(jìn)行選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，其特征在于:模擬信號(hào)輸入模塊通過(guò)BNC接口由外部信號(hào)發(fā)生器提供中頻模擬信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，其特征在于:所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊采用高精度A/D轉(zhuǎn)換器AD6644。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，其特征在于:所述的數(shù)字下變頻模塊采用專用數(shù)字下變頻芯片AD6620。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，其特征在于:所述的DSP處理模塊采用高速浮點(diǎn)DSP芯片TMS320C6713的板卡SEED-DEC6713。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，其特征在于:所述采樣時(shí)鐘模塊、模擬信號(hào)輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字下變頻模塊和初始化模塊集成在一塊電路板上，然后作為中頻處理子卡插到SEED-DEC6713板卡的外設(shè)擴(kuò)展槽上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于DSP的衛(wèi)星信道模擬器，其特征在于:所述的單片機(jī)采用的型號(hào)為AT89LV51。
【文檔編號(hào)】H04B17/00GK203522752SQ201320457069
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】郭業(yè)才, 章濤, 張秀再 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)