綜合基帶全數(shù)字測(cè)試信號(hào)源

研制了70 MHz綜合基帶設(shè)備全數(shù)字測(cè)試信號(hào)源，能夠輸出遙測(cè)、數(shù)傳和時(shí)頻信號(hào)，并且具有通過(guò)PCI總線獲取數(shù)據(jù)和接受計(jì)算機(jī)監(jiān)控的能力。以數(shù)傳QPSK信號(hào)為例，討論了測(cè)試信號(hào)源的實(shí)現(xiàn)方法,并給出了仿真與測(cè)試結(jié)果。研究表明，已達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
關(guān) 鍵 詞 測(cè)試信號(hào)源; 差分四相移相鍵控; 直接數(shù)字頻率合成; 中頻數(shù)字化

70 MHz綜合基帶設(shè)備測(cè)試信號(hào)源
綜合基帶設(shè)備遙測(cè)終端自檢測(cè)試信號(hào)源能輸出遙測(cè)、數(shù)傳和時(shí)頻信號(hào)，并且具有通過(guò)PCI總線獲取數(shù)據(jù)和接受計(jì)算機(jī)監(jiān)控的能力。遙測(cè)信號(hào)包括編碼遙測(cè)信號(hào)和模擬遙測(cè)信號(hào)。編碼遙測(cè)信號(hào)采用二相移相鍵控(Biphase Shift Keying, BPSK)調(diào)制，模擬遙測(cè)信號(hào)采用多進(jìn)制頻移鍵控(Multi-Frequency Shift Keying, MFSK)調(diào)制。碼速率、碼型和副載波頻率可變的BPSK信號(hào)和MFSK信號(hào)分別對(duì)70 MHz的載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)相。數(shù)傳信號(hào)有四相移相鍵控(Quarter Phase Shift Keying, QPSK)和BPSK兩種調(diào)制方式，其碼速率可變。數(shù)傳信號(hào)的載波頻率為70 MHz。時(shí)頻信號(hào)包括ASCII表達(dá)的時(shí)間碼、參考頻率、各種采樣信號(hào)和秒始信號(hào)。
測(cè)試信號(hào)源的主要組成有：晶振源(50 MHz)、副載頻產(chǎn)生、碼速率產(chǎn)生、信息碼存儲(chǔ)、碼型變換、副載波調(diào)制、載波調(diào)制、數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor, DSP)控制以及先進(jìn)先出(First In First Out, FIFO)總線接口等。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。晶振的輸出經(jīng)直接數(shù)字頻率合成(Direct Digital Synthesizer, DDS)產(chǎn)生副載波頻率和碼速率。模擬器輸入的信息碼采取可預(yù)置方式，可由鍵盤(pán)選擇信息碼，為檢查設(shè)備性能提供了很大的靈活性。信息碼通過(guò)FIFO總線接口由監(jiān)控單元鍵盤(pán)置入通過(guò)信息處理單元送來(lái)，再由DSP從總線接口調(diào)入信息存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)器應(yīng)有足夠大的容量，能存儲(chǔ)一個(gè)格式的數(shù)據(jù)。由碼鐘推動(dòng)地址變化使信息從存儲(chǔ)器一一送出，經(jīng)并串轉(zhuǎn)換變成串行碼。經(jīng)過(guò)碼型變換(碼型種類可以預(yù)置)，然后對(duì)副載波進(jìn)行BPSK、QPSK、MFSK調(diào)制。調(diào)制器采用數(shù)模變換方式，在調(diào)制器的正弦(SIN)表地址中存有10位的數(shù)字正弦波，信息碼用來(lái)改變SIN表的高位地址，使正弦波的相位發(fā)生變化，完成PSK調(diào)制。D/A變換器輸出的模擬正弦波經(jīng)帶通濾波器濾除數(shù)字波紋后再經(jīng)適當(dāng)衰減輸出。輸出端有與噪聲源的相加器和接口，用以檢查設(shè)備的噪聲性能。

為檢查遙測(cè)單元的幀同步性能及誤幀率，可在模擬器輸出的遙測(cè)幀同步頭中加入一定數(shù)量的錯(cuò)碼，錯(cuò)碼數(shù)量和頻度可控。為使錯(cuò)碼控制靈活，可由監(jiān)控單元軟件在產(chǎn)生遙測(cè)信息碼時(shí)加入錯(cuò)碼，再下載給測(cè)試信號(hào)源。為能測(cè)試誤碼率等指標(biāo)，測(cè)試信號(hào)源設(shè)置了噪聲源。

數(shù)傳QPSK信號(hào)源的工程實(shí)現(xiàn)
根據(jù)工程項(xiàng)目需要，結(jié)合可變速率和中頻數(shù)字化的特點(diǎn)，從工程入手，設(shè)計(jì)出以現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA(EP2A15)、DSP(VC33)、D/A(AD9751)為硬件平臺(tái)，以QUARTUSⅡ?yàn)殚_(kāi)發(fā)軟件的通用性70 MHz綜合基帶設(shè)備全數(shù)字可變速率測(cè)試信號(hào)源。

功率譜分析及仿真與測(cè)試結(jié)果
3.1 QPSK信號(hào)的功率譜密度分析[1]
QPSK信號(hào)利用載波的4種不同相位(或相位差)來(lái)表征數(shù)字信息的調(diào)制方式。和BPSK一樣，QPSK也可分為絕對(duì)移相和相對(duì)移相。