论文部分内容阅读
随着通信技术不断发展,促使军用和民用通信设备越来越复杂,因此研发过程中需要不断测试,若采用传统的一对一测试方法,通信设备功能每次更新,都研制对应的测试设备,显然费时费力,另外日常的军事电子战术训练,需要模拟特殊的电磁环境。基于上述背景,本文对一种通信信号模拟器进行研究与设计,产生参数灵活可控的定频、跳频以及直接序列扩频信号,以及可以回放波形,满足测试和模拟电磁环境的需求。主要研究内容如下:1.针对该通信信号模拟器设计需求,制定精简指令集架构中央处理器(Performance Optimization With Enhanced RISC–Performance Computing,Power PC)+现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)+数模转化器(Digital-to-Analog Converter,DAC)+射频(Radio Frequency,RF)的系统架构,其中Power PC用于接收指令,FPGA用于通信信号产生,DAC用于输出模拟信号,RF用于调整信号发射功率。2.对该通信信号模拟器涉及到的调幅(Amplitude Modulation,AM)、调频(Frequency Modulation,FM)、二进制频移键控(Binary Frequency Shift Keying,2FSK)、四进制频移键控(Quaternary Frequency Shift Keying,4FSK)、二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)及正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)进行研究,采用伪随机m序列作为调制信源,再基于正交调制原理设计上述信号,最后通过FPGA实现通信信号的产生。3.研究跳频和直接序列扩频通信,并通过FPGA设计实现,扩展通信信号模拟器应用领域,再对数字上变频(Digital Up Converter,DUC)技术,包含基带成形滤波、内插滤波、多相滤波及数字混频进行研究,并根据通信信号模拟器实际需求,提出内插滤波+多相滤波的结构,在系统时钟200MHz情况下,将采样率较低的基带信号提升至400MHz采样率。4.FPGA器件选用Xilinx公司Kintex-7系列的XC7K325TFFG900-2,DAC器件选择ADI公司的AD9173,二者都支持JESD204B协议,通过FPGA设计JESD204B的发送,为满足AD9173转化速率,提出二线制且单线速率为8Gb/s的高速传输方案,另外通过FPGA设计存储器的读写,完成波形回放。测试结果表明,设计的通信信号模拟器参数可控,且能产生多种目标信号和完成波形回放,可以作为通信测试设备和军用电子训练装备。