中頻數字數據機的製作方法

2023-04-24 13:11:36

專利名稱：中頻數字數據機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種利用電子電路實現通信系統中的數字數據機，特別是一種中頻數字數據機，屬於通信系統技術領域。
背景技術：
傳統的模擬調製解調方式，則是通過模擬乘法器將基帶信號與載波直接相乘，然後選擇所需的邊帶；解調時模擬乘法器將接收後經濾噪放大的已調信號與載波相乘，然後通過低通濾波器得到所需的基帶信號。因此，現有的數字調製解調只能處理頻率較低的信號，而且在系統工作時無法改變系統參數，無法與DSP接口完成數位訊號處理的工作，因此也不能實現軟體無線電的思想。

發明內容
本實用新型的目的在於針對上述存在的缺陷，提出一種以全數位訊號處理的方式完成從數字樣值的輸入的數字調製到下變頻抽樣判決的全部數字解調工作，實現全數字的中頻調製解調的中頻數字數據機。它可分別與TMS320C6201 DSP的擴展存儲器和BSP串口接口，並通過八位單片機AT89C51配置數字中頻調製解調參數，完成各種調製解調目的。通過控制系統快速靈活地改變調製解調系統與基帶系統的接口要求，調製解調工作方式以及工作速率和相應工作參數設置，實現軟體無線電的思想。本實用新型的技術解決方案其結構由調製器和解調器二部分組成，其中調製器的中頻已調信號輸出端與解調器晶片的中頻輸入端相接，所述的調製器由DSP接口電路、時鐘產生與分配電路、調製器、MCU控制器、LC濾波器、放大輸出電路組成，其中DSP接口電路、時鐘產生與分配電路、MCU控制器的輸出端分別與調製器晶片的對應輸入端對應相接，調製器晶片的輸出端與LC濾波器的輸入端對應相接，LC濾波器的輸出其端與放大輸出電路的輸入端對應相接。所述的解調器由中頻放大電路、A/D採樣器、時鐘產生與分配電路、解調器晶片、DSP接口電路、MCU控制器組成，其中中頻放大電路和時鐘產生與分配電路的輸出端分別與A/D採樣器的對應輸入端對應相接，時鐘產生與分配電路和A/D採樣器、MCU控制器的輸出端分別與解調器晶片的對應輸入端對應相接，解調器晶片的輸出端與DSP接口電路的輸入端相接。
本實用新型的優點可以採用先進的數位訊號處理技術來實現；可以靈活的改變一些系統的參數，從而使系統具有更大的靈活性；可以克服模擬系統受環境參數影響而導致性能下降的弊病，提高系統穩定性；作為模塊，系統可以靈活地應用到其它更大的通信系統中。作為模塊，很容易與TMS320C6201 DSP實現的OFDM基帶調製解調系統進行接口，可靈活地應用到IEEE802.6寬帶無線接入系統中，完成其中頻調製解調功能。另還具有結構設計合理、緊湊，使用方便，性能穩定可靠等特點。


附圖1是本實用新型的結構方框圖。
附圖2是調製器的實施例電原理圖。
附圖3是解調器的實施例電原理圖。
附圖4是DSP與AD9856接口部分電路圖附圖5是MCU控制器電路原理圖(調製器)。
附圖6是MCU控制器電路原理圖(解調器)。
附圖7是解調器輸出接口電路圖圖中的AA是調製器、BB是解調器、1』是DSP接口電路、2』是時鐘產生與分配電路、3』(U4)是調製器晶片、4』是MCU控制器、5』是LC濾波器、6』是放大輸出電路、7』(U1)是中頻放大電路、8』(U3)是A/D採樣器、9』是時鐘產生與分配電路、10』(U4)是解調器晶片、11』是DSP接口電路、12』(U5)是MCU控制器、J4、J5是短路趾。
具體實施方式
對照圖1，其結構由調製器AA和解調器BB二部分組成，其中調製器AA的中頻已調信號輸出端A』與解調器BB的中頻輸入端B』相接，所述的調製器AA由DSP接口電路1』、時鐘產生與分配電路2』、調製器晶片3』、MCU控制器4』、LC濾波器5』、放大輸出電路6』組成，所述的解調器BB由中頻放大電路7』、A/D採樣器8』、時鐘產生與分配電路9』、解調器晶片10』、DSP接口電路11』、MCU控制器12』組成。
對照圖2、3，調製器AA中的DSP接口電路1』的輸出端D11、D10、D9、D8、D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0與調製器晶片3』(U4型號AD9856)的輸入端2、3、6、7、8、9、12、13、14、15、16、17對應相接，時鐘產生與分配電路2』中的D觸發器U2(型號74HC74)的輸出端5和晶振U1(型號74HC74)的輸出端8分別與調製器晶片3』的輸入端1、47對應相接，MCU控制器4』(型號AT89C2051)中的電平轉換晶片U8(型號74HC244)的輸出端3、5、7、9、12、14、16、18分別與觸發器U2的輸入端1和調製器晶片3』的輸入端48、16、45、42、41、40、38對應相接，調製器晶片3』的輸出端30、28與LC濾波器5』的輸入端1、2對應相接，LC濾波器5』的輸出端3、4與放大輸出電路6』的輸入端19、GND相接；所述的解調器中的中頻放大電路U1(型號AD8041)的輸出端3、6與A/D採樣器U3(型號AD9057BRS-80)的輸入端3、7對應相接，時鐘產生與分配電路9』中的晶振U2(型號67.584MHz)的輸出端8與A/D採樣器U3的輸入端10和解調器晶片10』(U4型號STEL-2150/CC)的輸入端17對應相接，A/D採樣器U3的輸出端20、19、18、17、14、13、12、11分別與解調器晶片10』的輸入端19、20、21、22、23、24、25、26相接。MCU控制器U5(型號AT89C51)的輸出端6、7、8、17、16、12、39、38、37、36、35、34、33、32、21、22、23、24、25分別與解調器晶片10』的輸入端2、58、16、15、13、59、62、63、64、65、66、67、68、1、8、7、6、5、4對應相接；解調器晶片10』的輸出端39與DSP接口電路11』中短路趾J5的輸入端3相接，解調器晶片10』的輸出端46與DSP接口電路11』中短路趾J4的輸入端1和數據選擇器U7(型號74HC157)的輸入端3相接，解調器晶片10』的輸出端49與DSP接口電路11』中的數據選擇器U7的輸入端2和電平轉換晶片U8(型號74HC244)的輸入端8相接，解調器晶片10』的輸出端53與數據選擇器U7的輸入端1和短路趾J5的輸入端1和電平轉換晶片U8的輸入端6對應相接。
對照圖4、5，來自DSP的成形後基帶樣值序列以並行12bit數據的形式通過DSP輸入接口，完成DSP與調製器晶片3』(型號AD9856)數字調製單元之間的緩衝與電平匹配的任務。調製器晶片3』完成對輸入數據的速率變換、產生數字載波並完成上變頻至0～80MHz的數字中頻、最後經內置的D/A變換送至LC濾波器。LC濾波器是接在調製器晶片3』的內置D/A變換之後的，主要用於濾除帶外噪聲。放大輸出部分則將LC濾波後的中頻信號放大至合適的幅度後輸出。調製器晶片3』可以通過串行的方式進行編程，MCU部分就是用於完成對調製器晶片3』的編程設置。由於調製器晶片3』為一數位訊號處理構成的數字調製單元，其內部的信號處理有嚴格的時序關係，因此需要外接的時鐘同步與分配單元來保證輸入數據與內部處理時鐘的同步。
MCU控制器4』(型號AT89C2051)是八位單片機，其作用就是利用其單片機P1口通過調製器晶片3』(型號AD9856)的串口對其內部寄存器進行設置，從而控制調製器晶片3』和放大器(型號AD8320)的參數。由於單片機與調製器晶片3』使用的電源不同，在它們之間插入了一片電平轉換晶片U8(型號74HC244)進行電平匹配。電平轉換晶片U8輸出的信號包括復位、片選、寄存器組選擇、調製器晶片3』串口寫入等信號。單片機P1口通過電平轉換晶片的電平匹配適配後，可完成系統的初始化，包括正確地送出復位信號，並且向調製器晶片串口寫入正確地控制指令和數據。LC濾波部分，調製器晶片在對信號進行數字調製後，經過內置的D/A變換器後輸出。由於D/A變換器的零階保持效應，輸出信號在n×SYSCLK±FCARRIER(n＝1，2，3)處含有諧波。為了濾除這些諧波分量，需外接一個7階橢圓濾波器。放大輸出部分採用與晶片AD9856配套的晶片AD8320，該晶片的控制由晶片AD9856通過串口來實現。而對其放大係數的設置也是通過對調製器晶片3』內部寄存器的設置來實現的。
對照圖6、7，MCU控制單元用於對解調器晶片10』(型號STEL-2105STEL-2105)進行編程以便設置解調器晶片10』的工作參數。MCU控制單元採用ATMEL公司的八位單片機AT89C51，通過八位微控制器接口來設置解調器晶片10』(STEL-2105)內部的寄存器，從而改變解調過程的各個參數。輸出接口部分用於將解調器晶片10』(型號STEL-2105輸出的基帶信號及時鐘以適當的同步方式送至DSP接收端。圖7所示電路為本系統中所用的接口輸出電路。這裡的接口輸出為經判決後的I、Q兩路基帶數位訊號輸出，電路外接為DSP開發板的異步串行口。這裡設計的接口為集中同步及輸出方案作了準備，對於異步串口的時鐘輸入，可以選擇符號時鐘SYMCLK或是採樣時鐘SAMCLK(SYMCLK的4～5倍頻信號)這可由圖7左下方短路趾J5的跳線子來選擇。另外可以選擇從一個串口輸入或是從兩個串口同時輸入。選擇從單一串口DR0輸入時，將圖7上部短路趾J4的跳線子2-3短接，數據由符號時鐘SYMCLK對I、Q兩路數據交替選通來產生，符號時鐘SYMCLK為「1」時輸入I路；為「0」時輸入Q路。選擇兩路同時輸入的方式時DR0輸入I路，DR1輸入Q路，此時需將位於圖7上部短路趾J4的跳線子1-2短接。
權利要求1.中頻數字數據機，其特徵是分調製器(AA)和解調器(BB)二部分，其中調製器(AA)中的DSP接口電路(1』)的輸出端(D11、D10、D9、D8、D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0)與調製器晶片(3』)的輸入端(2、3、6、7、8、9、12、13、14、15、16、17)對應相接，時鐘產生與分配電路(2』)中的D觸發器(U2)的輸出端(5)和晶振(U1)的輸出端(8)分別與調製器晶片(3』)的輸入端(1、47)對應相接，MCU控制器4』中的電平轉換晶片(U8)的輸出端(3、5、7、9、12、14、16、18)分別與D觸發器(U2)的輸入端(1)和調製器晶片(3』)的輸入端(48、16、45、42、41、40、38)對應相接，調製器晶片(3』)的輸出端(30、28)與LC濾波器(5』)的輸入端(1、2)對應相接，LC濾波器(5』)的輸出端(3、4)與放大輸出電路(6』)的輸入端(19、GND)相接；所述的解調器(BB)中的中頻放大電路(U1)的輸出端(3、6)與A/D採樣器(U3)的輸入端(3、7)對應相接，時鐘產生與分配電路(9』)中的晶振(U2)的輸出端(8)與A/D採樣器(U3)的輸入端(10)和解調器晶片(10』)的輸入端(17)對應相接，A/D採樣器(U3)的輸出端(20、19、18、17、14、13、12、11)分別與解調器晶片(10』)的輸入端(19、20、21、22、23、24、25、26)相接，MCU控制器(U5)的輸出端(6、7、8、17、16、12、39、38、37、36、35、34、33、32、21、22、23、24、25)分別與解調器晶片(10』)的輸入端(2、58、16、15、13、59、62、63、64、65、66、67、68、1、8、7、6、5、4)對應相接；解調器晶片(10』)的輸出端(39)與DSP接口電路(11』)中短路趾(J5)的輸入端(3)相接，解調器晶片(10』)的輸出端(46)與DSP接口電路(11』)中短路趾(J4) 的輸入端(1)和數據選擇器(U7)的輸入端(3)相接，解調器晶片(10』)的輸出端(49)與DSP接口電路(11』)中的數據選擇器(U7)的輸入端(2)和電平轉換晶片(U8)的輸入端(8)相接，解調器晶片(10』)的輸出端(53)與數據選擇器(U7)的輸入端(1)和短路趾(J5)的輸入端(1)和電平轉換晶片(U8)的輸入端(6)對應相接。
專利摘要本實用新型是中頻數字數據機，其結構由調製器和解調器二部分組成，其中調製器的中頻已調信號輸出端與解調器的中頻輸入端相接，所述的調製器由DSP接口電路、時鐘產生與分配電路、調製器、MCU控制器、LC濾波器、放大輸出電路組成，所述的解調器由中頻放大電路、A/D採樣器、時鐘產生與分配電路、解調器晶片、DSP接口電路、MCU控制器組成，優點可以採用先進的數位訊號處理技術來實現；可以靈活的改變一些系統的參數，從而使系統具有更大的靈活性；可以克服模擬系統受環境參數影響而導致性能下降的弊病，提高系統穩定性；作為模塊，很容易與TMS320C6201DSP實現的OFDM基帶調製解調系統進行接口，可靈活地應用到IEEE802.6寬帶無線接入系統中，完成其中頻調製解調功能。可應用到其它無線通信系統中，結構設計合理、緊湊，使用方便。
文檔編號H03D7/00GK2728097SQ20042002597
公開日2005年9月21日 申請日期2004年4月5日 優先權日2004年4月5日
發明者朱琦, 邵世祥, 周利崗, 酆廣增, 吳蒙, 趙夙 申請人:南京郵電學院