CN208015712U - 一种自环自测的数字信号基带处理器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自环自测的数字信号基带处理电器，自控自环控制线通过ⅠO口输出端与FPGA电路的输入端相连接，FPGA输出端与D/A转换器、基带自环电路的输入端相连接，FPGA电路与DSP电路双向连接，D/A转换器输出端与基带滤波器的输入端相连接，基带滤波器的输出端与基带放大器的输入端相连接，基带放大器的输出端与基带自环电路的输出端相连接，基带自环电路的输出端与基带接收滤波器的输入端相连接，基带接收滤波器的输出端与基带放大器的输入端相连接，基带放大器的输出端与A/D转换器的输出端相连接，A/D转换器的输出端与FPGA电路的输入端相连接。本技术方案用来实时进行运算，来估计信号的多普勒频移，并实时传送到FPGA电路进行校频。

Description

一种自环自测的数字信号基带处理器

技术领域

本实用新型属于无线电子数字通信领域，主要涉及一种基于DSP/FPGA的一种能自环自测的具有调制解调和差错控制功能的数字信号基带处理电路。

背景技术

随着对信息传输的可靠性和有效性要求越来越高，数字调制解调和差错控制技术就在无线通信中的作用显得越发重要，甚至直接影响着通信质量的好坏。大多数的数字处理单元的调试总是依赖主控单元的控制，在实际的调试中不能完全独立。在这种情况下，给数字信号提供一个干净稳定的能够自环自测的基带处理电路至关重要。而能够自环自测，使数字信号基带处理电路独立于系统，摆脱了射频电路的影响，在没有主控单元的情况下也可以独立进行功能实验。

发明内容

本实用新型的任务是提出一种能轻松满足数字信号的处理，并能进行校频、自环自测控制的一种自环自测的数字信号基带处理电器。

本实用新型的任务是这样完成的，其特征在于：本自环自测的数字信号基带处理器包括自环开关，自控自环控制线通过ⅠO口输出端与FPGA电路的输入端相连接，FPGA输出端与D/A转换器、基带自环电路的输入端相连接，FPGA电路与DSP电路双向连接，所述D/A转换器输出端与基带滤波器的输入端相连接，所述基带滤波器的输出端与基带放大器的输入端相连接，所述基带放大器的输出端与基带自环电路的输出端相连接，所述基带自环电路的输出端与基带接收滤波器的输入端相连接，所述基带接收滤波器的输出端与基带放大器的输入端相连接，所述基带放大器的输出端与A/D转换器的输出端相连接，所述A/D转换器的输出端与FPGA电路的输入端相连接，所述FPGA电路输出端输出给LED指示灯显示数据正确。所述FPGA电路将处理好的调制数据送给D/A转换器，然后作数模转换，之后的基带模拟信号经过滤波和放大后进入基带自环电路发出到射频或自环。所述D/A转换电路将FPGA输出的数字已调制信号转换到模拟基带信号；所述A/D转换器完成模拟信号到数字信号的转换。DSP是与主控单元进行通信，业务时计算系统的多普勒频移和信号的信噪比计算。基带滤波器实现双路差分信号转单端信号功能，然后使用运放芯片构建双路4阶滤波器，完成镜像频率分量的滤波，其带宽为5KHz，带内波动0.5dB。基带放大器将滤波后的模拟信号放大到射频部分需要的大小。基带自环电路将发模拟基带IQ信号不做处理直接转移到基带接收滤波器；基带接收滤波器滤掉接收电路中的带外杂波，提高接收信号的质量和纯净度；基带放大器把滤波后的模拟信号放大然后单端变双端到A/D转换器需要的大小；A/D转换器完成模拟信号到数字信号的转换，D/A转换电路可以保证59dB的输出信噪比。基带接收滤波器带宽为5KHz，带内波动0.5dB；阻带宽为10KHz，衰减大于45dB。

本实用新型具有以下效果，FPGA电路具有丰富的硬件资源、强大的处理能力轻松可以满足数字信号处理功能的要求；DSP电路可以运用其专用的内部资源，用来实时进行运算，来估计信号的多普勒频移，并实时传送到FPGA电路进行校频；基带自环电路接收到FPGA电路的输出的基带自环控制线的信号，来进行自环自测控制；D/A转换电路片内集成的内插滤波器可以将D/A转换速率提高一倍，使得D/A转换器之后的抗镜像滤波器设计更为简单；A/D转换电路经过合理的设计，其性能大大满足了解调的误码率要求；发基带滤波放大电路是在D/A转换电路实现镜像频率分量的滤除、信号形式的变换和信号电压的调整，提高发基带信号的EVM值；收基带滤波放大电路对接收信号滤波放大后输出了适合A/D转换电路的信号幅度，提高了基带信号的信噪比。

附图说明

图1是自环自测的数字信号基带处理电路的组成框图；图2是自环自测的数字信号基带处理电路的D/A转换器的电路图；图3是自环自测的数字信号基带处理电路的滤波器及放大器电路图；图4是自环自测的数字信号基带处理电路的基带自环电路图；图5是自环自测的数字信号基带处理电路的基带接收滤波器电路图；图6是自环自测的数字信号基带处理电路的基带放大器电路图；图7是自环自测的数字信号基带处理电路的A/D转换器电路图。

具体实施方式

结合以上附图详细描述实施例，由图1所示，本自环自测的数字信号基带处理器包括自环开关，自控自环控制线通过ⅠO口输出端与FPGA电路的输入端相连接，FPGA输出端与D/A转换器、基带自环电路的输入端相连接，FPGA电路与DSP电路双向连接，所述D/A转换器输出端与基带滤波器的输入端相连接，所述基带滤波器的输出端与基带放大器的输入端相连接，所述基带放大器的输出端与基带自环电路的输出端相连接，所述基带自环电路的输出端与基带接收滤波器的输入端相连接，所述基带接收滤波器的输出端与基带放大器的输入端相连接，所述基带放大器的输出端与A/D转换器的输出端相连接，所述A/D转换器的输出端与FPGA电路的输入端相连接，所述FPGA电路输出端输出给LED指示灯显示数据正确。

所述FPGA电路实现了匹配滤波、差错编解码、成型滤波以及监控接口单元的接口等功能；FPGA芯片选取了一个容量大、IO引脚多、内嵌RAM资源丰富、集成度高、功耗低、性价比高等优点的器件，非常适合应用在各类通信系统中。

所述DSP电路是调制解调器的核心部分，该部分电路的设计对于系统的误码误帧性能、比特流的帧结构、通信流程的正确执行来说至关重要，定于FPGA电路相互配合，实现引导码检测、突发帧捕获、频偏估计等重要功能，DSP电路选用了TI公司的高性能数字信号处理器，该芯片采用先进的“超长指令集”技术，处理能力达到5760MIPS。该芯片的运算速度和硬件资源可以大大满足信号处理的要求。

所述D/A转换电路将FPGA输出的数字已调制信号转换到模拟基带信号；基带滤波器用于基带拟发信号的滤波，主要是滤除带外的谐波和杂波的干扰；基带放大器将滤波后的模拟信号放大到射频部分需要的大小即可；基带自环电路将发模拟基带IQ信号不做处理直接转移到基带接收滤波器；基带接收滤波器滤掉接收电路中的带外杂波，提高接收信号的质量和纯净度；基带放大器把滤波后的模拟信号放大然后单端变双端到A/D转换器需要的大小；A/D转换器完成模拟信号到数字信号的转换。D/A转换电路可以保证59dB的输出信噪比，能够满足系统对输出模拟基带信号的要求。

所述A/D转换器完成模拟信号到数字信号的转换，A/D转换电路包含2个高性能采样保持放大器和1个精确的参考电压，使用了多级差分流水结构，能够保证在全温度范围之内实现12位的转换精度。

基带自环电路是一个高精度低功耗模拟开关，开关时间短。

基带滤波器首先实现双路差分信号转单端信号功能，然后使用运放芯片构建双路4阶滤波器，完成镜像频率分量的滤波，其带宽为5KHz，带内波动0.5dB。

基带接收滤波器带宽为5KHz，带内波动0.5dB；阻带宽为10KHz，衰减大于45dB。

本自环自测的数字信号基带处理电路上的FPGA电路将处理好的调制数据送给D/A转换器，然后作数模转换，之后的基带模拟信号经过滤波和放大后进入基带自环电路发出到射频或自环；自环的基带信号经滤波、放大后送入A/D转换器进行模数转换，最后进入FPGA。同时自环开关或主控单元的自环控制线通过IO口进入FPGA，处理后输出一个基带自环控制线控制自环电路，输出一个LED输出指示灯来表示接收数据的正确性。DSP主要功能是与主控单元进行通信，业务时计算系统的多普勒频移和信号的信噪比计算等。

图2中数模转换器芯片完成快速数模转换。

图3电路实现双端到单端的转换，对模拟基带信号的滤波、放大。

图4的模拟开关在FPGA的控制下可以控制模拟发信号的去向：射频或者自环。

图5基带接收滤波器实现基带信号的滤波，将不需要的杂散进行滤除。

图6的运放调整信号增益，后级电路进行单端到双端平衡电路的转换。

图7中模数转换器芯片完成高精度模数转换。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种自环自测的数字信号基带处理器，其特征在于：本自环自测的数字信号基带处理器包括自环开关，自控自环控制线通过ⅠO口输出端与FPGA电路的输入端相连接，FPGA输出端与D/A转换器、基带自环电路的输入端相连接，FPGA电路与DSP电路双向连接，所述D/A转换器输出端与基带滤波器的输入端相连接，所述基带滤波器的输出端与基带放大器的输入端相连接，所述基带放大器的输出端与基带自环电路的输出端相连接，所述基带自环电路的输出端与基带接收滤波器的输入端相连接，所述基带接收滤波器的输出端与基带放大器的输入端相连接，所述基带放大器的输出端与A/D转换器的输出端相连接，所述A/D转换器的输出端与FPGA电路的输入端相连接，所述FPGA电路输出端输出给LED指示灯显示数据正确。

2.根据权利要求1所述的一种自环自测的数字信号基带处理器，其特征在于：所述FPGA电路将处理好的调制数据送给D/A转换器，然后作数模转换，之后的基带模拟信号经过滤波和放大后进入基带自环电路发出到射频或自环。

3.根据权利要求1所述的一种自环自测的数字信号基带处理器，其特征在于：所述D/A转换电路将FPGA输出的数字已调制信号转换到模拟基带信号；所述A/D转换器完成模拟信号到数字信号的转换。

4.根据权利要求1所述的一种自环自测的数字信号基带处理器，其特征在于：DSP是与主控单元进行通信，业务时计算系统的多普勒频移和信号的信噪比计算。

5.根据权利要求1所述的一种自环自测的数字信号基带处理器，其特征在于：基带滤波器实现双路差分信号转单端信号功能，然后使用运放芯片构建双路4阶滤波器，完成镜像频率分量的滤波，其带宽为5KHz，带内波动0.5dB。

6.根据权利要求1所述的一种自环自测的数字信号基带处理器，其特征在于：基带放大器将滤波后的模拟信号放大到射频部分需要的大小。

7.根据权利要求1所述的一种自环自测的数字信号基带处理器，其特征在于：基带自环电路将发模拟基带IQ信号不做处理直接转移到基带接收滤波器；基带接收滤波器滤掉接收电路中的带外杂波，提高接收信号的质量和纯净度；基带放大器把滤波后的模拟信号放大然后单端变双端到A/D转换器需要的大小；A/D转换器完成模拟信号到数字信号的转换，D/A转换电路可以保证59dB的输出信噪比。

8.根据权利要求1或7所述的一种自环自测的数字信号基带处理器，其特征在于：基带接收滤波器带宽为5KHz，带内波动0.5dB；阻带宽为10KHz，衰减大于45dB。