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甜技凰探讨中频数字接收机的设计与实现陈春霞(91982部队13分队，海南三亚572000)c}商要】中频数字接收杌是随着数字信号处理技术不断成熟的。
笔者研究了中频数字接牧机的设计方案，并进一步探计了数据采集、数字成形滤波以及控制器的实现，很好地实现了在节约成本基础上的性能完善。
p翱】中频数字接牧机；软件无线电；数据采集；成形滤波软件无线电作为未来无线通信的发展方向，世界各国都在进行深入的研究。
基本结构主要有三种：射频低通采样数字化结构、射频带通采样数字化结构和宽带中频采样数字化结构。
其中宽带中频数字化结构既降低了中频之前模拟滤波放大处理的难度，也使其较之传统的中频数字化缕收机具有更好的波形适应性，信号带宽灵活性及可扩展性。
1中频数字接收机的设计方案随着数字信号处理技术的发展，接收机设计经历了从模拟到数字的演变过程，并且因A D C器件水平的提高，数字化程度越来越来高。
如伺j哿模拟信号变换为数字信号变成了实聊超越以往接收机系统的关键之一圈l中颏数字化方案示意图经过下变频，将射频信号变换为中频l F信号，在宽带A D C前可用～个中心频率固定的高性能抗混叠滤波器滤除带外无用信号并可在中放级实现自动增益控制，获得最大信号增益，减轻带内信号过载的可能性。
同时，A D C后用数字滤波代替了模拟滤波，提高了系统的灵活性和滤波器的选錾i性。
而且，就系统的可编程性而言，宽带中频数字化接收机与射频数字化方案相当。
2中频数字接收机的实现2．1数据采集的实现为了能采样10M H z的中频信号，高速数据采集部分采样时钟选定为f s=40M H zo此外，带通采样有可能避开带外的谐波，杂散混叠到带内来，在设计过程中只要精心选择采样频率和l F频率就能避免，因此在系统设计时I F和F s的选取是关键。
本文选用了A N LO G D E—V I C E公司的A D6640021．1模拟输入电路一般A D变换器之前要用运算放大器来驱动。
通信电子线路课程设计中波电台发射系统与接收系统设计学院：电信学院专业：通信工程姓名：学号：日期：2013年11月1 引言随着科学技术的不断发展，我们的生活越来越科技化。
正是这些科学技术的进步，才使得我们的生活发生了翻天覆地的变化。
这学期，我们学习了《通信电子线路》这门课，让我对无线电通信方面的知识有了一定的认识与了解。
通过这次的课程设计，可以来检验和考察自己理论知识的掌握情况，同时，在本课设结合Multisim软件来对中波电台发射机与接收机电路的设计与调试方法进行研究。
既帮助我将理论变成实践，也使自己加深了对理论知识的理解，提高自己的设计能力。
1.1 发射机原理概述及框图发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。
通常，发射机包括三个部分：高频部分，低频部分，和电源部分。
高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。
主振器的作用是产生频率稳定的载波。
为了提高频率稳定性，主振级往往采用石英晶体振荡器，并在它后面加上缓冲级，以削弱后级对主振器的影响。
低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级与末级低频功率放大级。
低频信号通过逐渐放大，在末级功放处获得所需的功率电平，以便对高频末级功率放大器进行调制。
因此，末级低频功率放大级也叫调制器。
超外差式调幅发射机系统原理框图如图1.1所示。
1.2 接收机原理概述及框图接收机的主要任务是从已调制AM波中解调出原始有用信号，主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、低频放大器、低频功率放大电路和喇叭或耳机组成。
原理框图如图1.2所示。
输入电路把空中许多无线电广播电台发出的信号选择其中一个，送给混频电路。
混频将输入信号的频率变为中频，但其幅值变化规律不改变。
不管输入的高频信号的频率如何，混频后的频率是固定的，我国规定为465KHZ。
中频放大器将中频调幅信号放大到检波器所要求的大小。
中频数字化接收机系统设计与实现
软件无线电是一种基于宽带A/D器件、高速DSP芯片，以软件为核心（Software-Oriented）的崭新的体系结构。
其基本思想就是将宽带A/D 尽可能地靠近射频天线以便将接收到的模拟信号尽可能早地数字化，尽量通过软件来实现电台的各种功能。
通过运行不同的算法，软件无线电可以实时地配置信号波形，使它能够提供各种话音编码、信道调制、加密算法等无线电通信业务。
我们知道信号失真是长期困扰模拟处理的难题，如本振频率漂移、相位噪声、混频产生的虚假信号、放大时产生的谐波以及互调、机内噪声等问题。
尽管设计人员想方设法，但结果并不能令人满意，而软件无线电技术简单有效地解决了这些问题。
在数字化之后，本振、混频、放大、滤波都仅仅是数字运算，不会产生谐波、互调等虚假信号。
与传统的模拟方式相比，软件无线电具有灵活性、适应性和开放性等特点，被誉为无线电领域的又一次革命。
1 接收机总体设计
由于受器件水平的制约，直接对射频采样处理还有一定难度。
在保留软件无线电通用、灵活、开放的前提下，采用了中频数化方案[1]，整个接收机的结构框图如图1所示。
该接收机接收信号频率范围：10～100MHz，为防止频谱混叠，前端电调谐滤波器分8段滤波器，由8031控制选用。
第一本振LO1采用数字锁相环产生所需频率，通过预置，可产生正弦信号频率范围：1360～2350MHz，步进值10Hz，电调谐滤波器与一本振互动联调。
混频后，将信号通过一中心频率为 1350MHz的带通滤波器后，进行二次混频。
第二本振LO2产生信号的频率固定设置为：1371.4MHz，因此中频信号为：21.4MHz，通过 AGC控制输出信号强度范围为：-50～-10dBm/50Ω。
2 中频数字化单元设计
该单元是接收机的核心部件，主要完成几种信号（AM、FM、SSB、CW、FSK、BPSK，QPSK）的解调工作，同时负责对模拟前端提供AGC控制用电平强度值和AFC控制用载波频率误差值。
8031主控电路板则要为中频数字化值单元提供：信号类型、中频带宽、AGC时间常数、BFO值、PSK信号波特率等控制命令。
中频数字化处理单元硬件系统大体构成如图2所示[1]。
2.1 数据采集部分
该部分电路主要由数控放大器和模/数转换器AD6640构成，负责完成数据采集工作。
固定增益放大器（18dB）的中频输入信号为：21.4MHz，-50～-10dBm/50Ω(0.7mV～70mV)，输出为-38dBm～+2dBm/50Ω(2.8mV～0.4V)。
AD6640是AD公司生产的新一代模数转换器件，分辨率12bit，输入动态范围±1V，采样速度可达65Msps，在5V供是时功耗仅为710mW。
注意A/D前采用固
定增益放大电路，并不影响对模拟接收机的AGC输出。
因该放大电路的增益是已知的，检测出信号电平后可以倒推出放大前的电平变化情况。
至于采样速率的确定，此处既可以采用过采样又可以采用欠采样技术。
所谓欠采样技术就是对于带通信号（频率范围：fL<f<fH）而言，抽样频率只要满足：
2fH/K≤fs≤(2fL)/(K-1)
K 为整数且2≤K≤fH/(fH-fL),fH-fL≤fL）就可保证采样后的频谱不产生折叠。
这对于减小运算量是很有好处的，但对接收机抗混叠滤波器要求较高。
考虑到HSP50214B处理速率高速65MSPS，可以采用过采样技术。
根据理论上的ADC的信噪比计算公司：SNR=6.02M+1.7dB+ 10log10(fs/2fb)可知：抽样速率每增加一倍，信噪比大约可提高3dB。
因此，在速率允许的情况下，我们仍决定采用过采样技术，采样频率 50MHz。
2.2 数字下变频单元
数字下变频单元由美国Harris生产的专用可编程下变频器HSP50214B 和专用可编程数字科斯塔司环电路HSP50210构成。
HSP50214B 大体可分成13个部分[3]（见图3），主要功能是将IF数据下变频成基带数据。
其前端处理速度高达65Msps，后端处理速度最高达55Msps。
总的抽取因子范围：4～16384，输出采亲速率可达12.94Msps，输出低通带宽最宽为982kHz（IF带宽1.96MHz）。
最高支持14bits 字长的数据并行输入，输出形式灵活多样，既可并行输出又可串行输出，既可选择直角坐标数据输出又能选择极从标数据输出，可选择输出幅度、瞬时相位和频率等参数。
另外，HSP50214B还内带电平检测器，可为IF自动增益控制提供支持。
总之，HSP50214B功能非常强大，使用相当灵活，可以解调AM、 FM、FSK信号。
与HSP50210一起使用，还可以解调SSB和PSK信号。
