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空基遥科学指令接收机二次解调设计与工程实现 屈晨阳王竹刚李昌宏 (中国科学院空间科学与应用研究中心，北京100080) 摘要 本文论述了空基遥科学指令接收机二次解调后的基带信号采用数字信号处理技术 解调的原理、构成及技术特点。 关键词：解调DSP软件无线电 1．概述 空基遥科学指令接收机负责接收地面站发送的射频信号，并将解调后的数字信号送给星上的 仪器设备。通讯系统的调肯4体制为基带数字信号采用BPSK方式调制到付载波信号后，采用PM 方式调制到S波段射频频段。在863指令接收机二次解调方案设计时，面临两种选择．～种是采 用传统的模拟解调方案来实现解调，而另一种是采用软件无线电的思路．用A_fD、DSP等芯片来 完成对中频模拟信号的解调，输出基带时钟和数据。 现在，随着对通信系统各项指标．如体积、功耗的要求日趋严格，，随着对不同通信体制间 通信设备的可重用性甚至相互通信这些要求的提出，软件无线电已经成为无线电通信领域的趋 势。其基本原理是将原先模拟器件完成的滤波、调制解调和编解码等功能交给A／D和少数几个 DSP芯片来完成．降低了体积、功耗，提高了可靠性。通过简单的改变这些芯片的算法配置，就 可以在不改动硬件的情况下．用软件无线电方案即刻能够得到另一种通信体制、频率的信号。 本着对软件无线电这些优势的认识和技术创新的需要．本文作者在863指令接收机项目中对 软件无线电方法进行了一些尝试．取得了一些初步的结果。希望本文能够与大家一起对软件无线 电作进一步的探讨。 2．软件无线电二次解调原理 2．1方案比较 采用标准的数字、模拟电路来实现解调，这种方案的优点是理论成熟，有经过考验的电路可 供参考，它的缺点是集成度不高，只能采用中小规模模拟和数宇集成电路，无法降低体积和功耗， 下面给出一个传统解调方式的原理框图： 数据 数据 图1．传统解调方式原理框图 船宣 从原理图中可以看出，该电路中包含有多个模拟的滤波器和锁相环，它们的具体电路参数是 依据方案选择时选定的频率而定的。如果方案变化，整个电路的多个元器件参数就必须相应变化． 甚至需要重新制板。由此可见，对多种调制体制的适应性差，需要变动硬件，是这种解调方式的 一个缺陷。 下图所示，为采用A／D和DSP盼软件解调方案的原理框图 图2．软件无线电接收机原理框图 如原理框图中所示，A／D将模拟的基带或中频信号转换为并行的数字信号供后面的数字部件 QuadratureTuner，DQT)提供了用来解调的许多功能，这些功 作变换。数字正交调谐器(Digital 能包括本振的产生与载波的混频、基带采样、可变带宽滤波器、基带自动增益控制和中频自动增 益控制差错检测。数字有限冲激相应滤波器(FIR)用来作具有某种频率特性的信号整形。数字 Costz．s 科斯塔斯环(Digital 步．自动增益控制和削波软判决。控制电路负责与外部接口通信，以及把各种配置数据，包括载 波信号频率、基带数据速率、调制方式、滤波器形式与阶数等配置数据送到其它各个部件。下面 就把各个部分的功能作一个详述。 2．2A／D参数的选择 A_，D芯片(ADC)供后面的数字信号部件作变换，相对于不同速率的信号，误码率要求，主 要必须考虑ADC的转换速率，分辨率(位数)两个主要参数。ADC的转换速率根据奈奎斯特采 样定律．必须大于二倍的信号频率(在本文中暂不考虑欠采样的情况，而且有的DSP芯片要求 幅度 模拟加 输^．频谱 O 幄度 数字A肥 输入频谱 0 A／D至少要达到每个信号周期四个采样点的速率)。下面是采样信号频谱图： 图3过采样输入输出频谱图 ADC位数一般来说是越多越好，但也受限于后面的DSP芯片的数据流吞吐速率，孵依据DSP 的参数而定 2．3数字正交调谐器(DQT)