軟件無線電用高性能模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、本文研究的主要任務(wù)是應(yīng)用軟件無線電的研究方法，研制基于VXI總線技術(shù)的頻譜監(jiān)測接收機(jī)，要求該接收機(jī)能夠在20MHz到3GHz的頻譜范圍進(jìn)行快速掃描監(jiān)測，并通過DSP技術(shù)對掃描頻譜進(jìn)行量化分析，找出異常頻點，并用軟件在保證系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)不變的情況下，對指定頻點進(jìn)行解調(diào)分析。整個系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用，保證系統(tǒng)具有較強(qiáng)的未來適應(yīng)性。 為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，作為整個監(jiān)測接收機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊主要完成中頻數(shù)字化的功能

2、。本系統(tǒng)中，由于輸入信號的帶寬和中心頻率較高，模擬信號在進(jìn)行數(shù)字化之前需要進(jìn)行信號調(diào)理。為了實現(xiàn)高性能的模擬信號調(diào)理通道，本系統(tǒng)的實現(xiàn)采用了全差分結(jié)構(gòu)的放大器組。單端信號輸入首先經(jīng)AD8318轉(zhuǎn)化成差分信號，該差分信號能夠通過程控放大器進(jìn)行放大或衰減。為了能夠較好的驅(qū)動模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并考慮到系統(tǒng)今后的通用性能，本系統(tǒng)在模擬信號進(jìn)入轉(zhuǎn)換器之前采用了AD8138進(jìn)行直流耦合驅(qū)動。這種方案經(jīng)過實測證明工作良好。 為了能給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換

3、器AD6644/AD9446提供一個低抖動的差分采樣時鐘，經(jīng)過多種方案的實測，本系統(tǒng)最終采用了低抖動石英晶體振蕩器和高頻變壓器配合的方法。由于變壓器不引入新的噪聲，因而成為采樣時鐘生成過程中單端到差分轉(zhuǎn)換的良好選擇。 寬帶數(shù)字化監(jiān)測接收機(jī)于對模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)提出了較高的要求。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)主要包括最高采樣率，工作頻率，信噪比以及其他非線性指標(biāo)等。在深入理解模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器的性能指標(biāo)的前提下，系統(tǒng)設(shè)計過程中，本文作者選

4、用了ADI公司的AD6644/AD9446模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并根據(jù)這類高性能轉(zhuǎn)換器的要求設(shè)計了相應(yīng)的外圍電路。實踐證明AD6644在本系統(tǒng)中的工作是正常的，經(jīng)過理論計算AD9446的性能完全能夠達(dá)到本系統(tǒng)的設(shè)計要求。 本系統(tǒng)中充分利用了FPGA在數(shù)字信號處理方面的優(yōu)勢。在系統(tǒng)設(shè)計階段，考慮到系統(tǒng)擴(kuò)展能力的需要，采用了Altera公司的Cyclone高性能FPGA進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的預(yù)處理，特別是展寬降速電路的設(shè)計和實現(xiàn)大大降低了對于后端