HSP50415在中频数字化发射机中的应用.docx

Word版本下载可任意编辑】 HSP50415在中频数字化发射机中的应用 软件无线电技术，顾名思义是用现代化软件来操纵、控制传统的"纯硬件电路"的无线通信软件无线电技术的重要价值在于：传统的硬件无线电通信设备只是作为无线通信的基本平台，而许多的通信功能则是由软件来实现，打破了有史以来设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局软件无线电技术的出现是通信领域继固定通信到移动通信，摸拟通信到数字通信之后第三次革命 1 HSP50415的功能特点 1.1 HSP50415的内部构造功能 HSP50415由256级深度的FIFO数据缓冲器、星座映射器、成形和内插滤波器、复数乘法器、符号率NCO、载波NCO及双路DAC组成其内部组成如图1所示 HSP50415的信号输入管脚是DIN（0~15）、ISTRB、TXEN和DATACLK.数据输入有两种方式：一种是固定符号速率传输方式，一种是猝发传输方式在固定符号速率传输方式下，数据将以2倍采样率进入数据缓冲区，缓冲区为256×32bit的FIFO.一旦一对I和Q数据进入FIFO,数据会以采样率的方式读出由于FIFO可完成一个串并变换，可将一路信号变换成I和Q两路信号，因此，其输入端数据率是输出端的2倍。

而在猝发方式下，当数据满或半满时，FIFO的标志位可触发DSP的中断，以通知DSP停发数据，这时便可读取数据I/O的输入时序如图2所示 HSP50415数字上变频器的内部星座映射图中有一个用户可编程查找表（256×8 bit RAM），这个查找表能支持I/O位宽为4 bit （256QAM）的数据，可完成各种正交的PM和AM基带码映射可将I和Q数据合并成8 bit数据作为地址去查表，从而得到映射数据并以Iout的形式输出 HSP50415中的成形滤波器的基本内插率为×4、×8或×16.此外，还有一个可选的2bit模式以供用户将抽样率减少1/2.成形滤波器的运算由移位累加器来完成，其输入采样率为MIN（（CLK×2×2^twoBITMODE）/（#bit xinterpolation-Rate），CLK/4）若使用2 bit模式，则式中的twoBitMode为1,否则为0,#bit为输人数据的位数，interpolationRate为内插率 HSP50415的半带滤波器的内插率为2,由于其系数在偶数点上为零，因此可将计算量减少一倍而内插滤波器则可将半带滤波器的输出采样率插值到终的采样率fsout.数控振荡器（NCO）用于为内插滤波器提供时钟，它允许输人和输出采样率有非整数倍关系。

而器件中的乘法器则可把基带信号调制到可编程中频上 滤波器是由电感器和电容器构成的网路，可使混合的交直流电流分开电源整流器中，即借助此网路滤净脉动直流中的涟波，而获得比较纯净的直流输出基本的滤波器，是由一个电容器和一个电感器构成，称为L型滤波所有各型的滤波器，都是集合L型单节滤波器而成 HSP50415内部集成有双路12位DAC,并可由x/sinx滤波器提供滚降补偿，以实现模拟输出另外HSP50415还可提供14位数字输出 1.2 HSP50415的主要特点 HSP50415是一个功能强大的可编程调制器，编程十分灵活，信号的极性可以通过编程来改变，内部集成了高速D/A转换器，性价比较高HSP50415具有功耗低、精度高、可靠性强等优点，其主要性能参数如下： ●输出采样率达100MHz输入数据率达25MHz. ●编程载波NCO和符号NCO均为32位，精度高 ●x/sinx滚降补偿 ●每路有四片64×72位的FIR滤波器，其系数RAM可由Intersil公司提供的软件来产生 ●成形滤波器的内插率可编程设置，达24个符号间隔，半带滤波器和内插滤波器的系数是固定的。

●数字信号处理能力大于70dB（SFDR） ●14位数字输出或双路12位D/A模拟输出，D/A处理能力大于50dB.微处理器端口有18个控制存放器，可方便地控制256×32位FIFO及其深度、成形滤波器的阶数、增益调整、符号速率、载波频率及是否旁路某些模块等 1.3 HSP50415的主要管脚功能 HSP50415的主要引脚功能如下： CLK: 系统时钟 SYSCLK/2: 系统内部时钟 DIN,Qout: 数字输出 IOUTA,IOUTB,QOUTA,QOUTB: 模拟输出 2*SYMCLK: 采样时钟的2倍 REFCLK: 参考时钟 DATACLK: 异步数据时钟 TXEN: 猝发模式选通信号 ISTRB: 路数据选通信号 INTREQ: 中断请求信号 FEMPT,FOVER,FFULL: FIFO电平监控信号 LOCKDET: 数字锁相环的状态标志 ICOMP,QCOMP: 为减小串音提供的补偿信号 REFLO: 内部参考选择 REFIO: 外部参考电压输入 FSADJ: 满量程电流调整 2 HSP50415的初始化及参数设置 HSP50415的初始化包括两部分，一是对控制存放器的初始化。

二是对成形滤波器系数RAM及星座映射器RAM的初始化HSP50415总共有18个存放器，通过对这些控制存放器的访问，可以方便地控制256x32位FIFO及其深度、成形滤波器的阶数、增益调整、符号速率、载波频率以及是否旁路某些模块等，以便开展硬件调试系数和控制字的值可以利用Intersil公司网站提供的可执行文件sim451.exe和modulator.exe方便地产生图3所示是将值为AABBCCDD的控制字送入地址为OC的控制存放器的工作时序 HSP50415的参数可由下面的公式确定： 符号率NCO=（symbolrate/Fsout）x232 载波NCO=（carrierFrequency/Fsout）×232 3 HSP50415的调制原理及实现 HSP50415的复数乘法器可完成如下运算： Re（S（n））=I（n）cos（nω0ts）-Q（n）sin（nω0ts） Im（S（n））=Q（n）cos（nω0ts）+I（n）sin（nω0ts） 其中，S（n）为输出信号，ω0为载波频率，ts为取样间隔这样，根据I（n）和Q（n）编码方式的不同，即可以完成BPSK、QPSK、m-QAM等调制方式。

假设输入信号为y（n）=sin（nΩT）+jcos（nΩT），则乘法器的输出为： Re（S（n））=I（n）cos（nω0ts）-Q（n）sin（nω0ts）=cos（n（ω0+Ω）ts） Im（S（n））=Q（n）cos（nω0ts）+I（n）sin（nω0ts）=sin（n（ω0+Ω）ts） 这样，便可以得到FM调频信号 4 用HSP50415实现数字上变频 HSP50415编程灵活，可应用于无线电台的发射系统中图4为HSP50415与TMS320VC5509的接口电路，该电路可实现数字上变频变换 图4中采用了两个片选信号，可用于区分微处理器端口和数据端口初始化时，CE2先选通，DSP通过微处理器接口访问HSP50415.初始化完成后，再使CEO选通，此后，DSP每收到一个中断，便通过DATA/FIFO接口向HSP50415发一个数据将XF连接ISTRB可以说明这个数据是I数据还是Q数据CEO与AWE相或可产生DATACLK信号中断信号则由2*SYMCLK产生 5 结束语 HSP50415具有强大的调制功能只要适当的调整软件，就可以实现数字电台的多种调制解调方式与上变频功能。

笔者利用一年多时间，从板子的设计到调试，做了大量的工作，从而在该平台上实现了2FSK的调制，并得到了正确的调制波形 :5 / 5。