专利名称：一种适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于无线数据通信的解调器，特别涉及一种应用在无线接收 系统中适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器。
背景技术：
无线数据通信系统是航天科学领域中重要的系统之一，它完成各种空间飞行器 与地面之间的数据通信功能。其中的地面检测接收系统用来检测飞行器上所用的数 据传输发射机的误码性能，从而保证数据传输发射机在飞行器发射之前处于正常的 工作状态。地面检测接收系统是由天线、高频放大器、高频滤波器、混频器、中频 放大器、中频滤波器、中频解调器、基带信号处理单元等组成，其中中频解调器是 关键部件，它的性能好坏直接影响接收系统的性能。目前国内研制的大部分接收系统由硬件构成，功能单一，可扩展性差，缺乏快 速适应不同通信体制的灵活性。图l描述了一种现有中频解调器的结构，在该中频 解调器中，包括正交调谐器、科斯塔斯环、时钟及基带信号处理电路。该解调器实 现了对模拟信号的解调，但该解调器只能对特定频率、特定传输码率的中频信号进 行解调，存在适用范围狭隘的缺陷。软件无线电(software Defined Radio)技术是近年来发展起来的一项新技术，它是 指用软件控制、数字信号处理的方式，来完成传统模拟无线电功能的系统。它突破 了传统的无线电台功能单一、以可扩展性差的硬件为核心的局限性，强调以开放性 的最简硬件为通用平台，尽可能地用可升级、可重配置的应用软件来实现各种无线 电的功能。由于软件无线电系统省去了大量的模拟电路，所以它可以使通信设备的 性能提高，体积、重量和成本等大大降低。同时利用软件编程实现的各种功能使得 通信设备更加灵活，并可以在后续的运行中不断增加新的功能
发明内容
本发明的目的是克服现有中频解调器性能单一，可扩展性差，缺乏灵活性，不 能适应多种传输码率和解调方式的缺点，从而提供一种高性能、低成本，且能快速 适应不同通信体制变化的中频解调器。为了实现上述目的，本发明提供了一种适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器，包括正交调谐器3、科斯塔斯环、时钟及基带信号处理电路5，还包括抗混叠滤波器l、模数变换器2和单片机6;所述的科斯塔斯环为数字科斯塔斯环4;其中，所述的抗混叠滤波器l与外部的中频滤波器相连，所述的抗混频滤波器l、模数变换器2、正交调谐器3、科斯塔斯环4、时钟及基带信号处理电路5依次电连接，单片机6则分别与正交调谐器3、科斯塔斯环4电连接。上述技术方案中，所述的正交调谐器3采用HSP50110型号的DSP芯片。 上述技术方案中，所述的解调器4采用HSP50210型号的DSP芯片。 上述技术方案中，所述的模数变换器2为采用带通采样方式实现模数转换的模数变换器。上述技术方案中，所述的抗混叠滤波器l的通带、阻带以及矩形系数，根据所 接收的中频信号的码速率和采样速率进行选择。本发明采用适当的采样技术，通过配置参数，将专用DSP芯片HSP50110， HSP50210应用到中频解调器中，用数字正交调谐器和数字科斯塔斯环及单片机来 代替模拟的正交调谐器、科斯塔斯环。实现了多种码速率、多种调制方式的中频信 号的解调。与现有中频解调器相比增加了灵活性，提高了解调性能，并且体积减小、 重量减轻、功耗降低。
图1为现有的PSK解调器的结构图；图2为本发明的适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器的结构图；图3为专用DSP芯片HSP50110的内部结构图； 图4为专用DSP芯片HSP50210的内部结构图。 图面说明1抗混叠滤波器 2模数变换器 3 正交调谐器4数字科斯塔斯环 5时钟及基带信号处理电路6 单片机
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的中频解调器作详细说明。如图2所示，本发明的中频解调器由抗混叠滤波器l、模数变换器2、正交调谐 器3、数字科斯塔斯(Costas)环4、时钟及基带信号处理电路5、单片机6组成。 其中，所述的抗混叠滤波器1与外部的中频滤波器相连，抗混频滤波器l、模数变 换器2、正交调谐器3、数字科斯塔斯环4、时钟及基带信号处理电路5依次电连接， 单片机6则分别与正交调谐器3、数字科斯塔斯环4电连接。由于信号在模数(A/D)转换时，容易产生混叠现象，因此，本发明的中频解调 器在模数变换器2前电连接抗混叠滤波器1，抗混叠滤波器1从外部的中频滤波器 接收70MHz的QPSK或BPSK中频信号，并对中频信号作滤波处理。抗混叠滤波器1 的通带、阻带以及矩形系数根据带通采样的采样率和中频信号带宽进行选择，在本 实施例中，采样频率为42.24MSPS,最大信号带宽为512KHz，所选择的阻带抑制应大 于40dB，且通带内差损和波纹尽量小。中频信号经抗混叠滤波器1滤波处理后，送入模数变换器2。模数变换器2对 中频信号作模数转换，使中频信号由模拟信号转换为数字信号。模数变换器2中所 采用的采样方案为带通采样。模数变换器2可由AD公司生产的AD9051芯片实现。正交调谐器3由专用DSP芯片HSP50il0实现。模数变换器2将数字化中频信号 送到 F.交调谐器3后，由正交调谐器3对中频信号作正交数字下变频，将中频信号 下变频成基带信号，并通过设置正交调谐器3中的CIC滤波器的输出采样率将原采 样率降低，以利于后面的数字信号处理。图3为HSP50110的内部框图。HSP50110 几乎可以实现绝对的正交，可以进行现场可编程，适于处理多种模式的信号。数字科斯塔斯环4对正交调谐器3输出的基带信号作载波跟踪和符号跟踪，并 分别输出载波误差信号C0F和符号误差信号SOF，去控制正交调谐器3中的载波NC0 和重采样NC0，实现相干解调。数字科斯塔斯环4还完成基带信号的判决。数字科 斯塔斯环4可由专用DSP芯片HSP50210实现。图4为HSP50210的结构图，在 HSP50210内部具有多种滤波器可供选择，根据调制方式和码速率选用不同的滤波 器。选择滤波器时，可由技术人员通过单片机6作参数设置而实现。在本实施例中， 根据基带信号的码率1.024Mbps、 128bps、 16kbps，在HSP50210内选用RRC滤波器， 经HSP50210解调，输出I、 Q两路基带信号和时钟信号。数字科斯塔斯环4采用DSP 芯片HSP50210可达到多模式解调的目的。
时钟处理及基带处理电路5接收数字科斯塔斯环4解调输出的基带信号和时钟 信号，在电路中完成并串转换，差分译码、时钟倍频等的处理，最终解调出原始的 串行数据和时钟。
单片机6用于对正交调谐器3、数字科斯塔斯环4进行参数配置。在本实施例 中选用motorola公司的68HC711K4单片机。
权利要求
1、一种适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器，包括正交调谐器(3)、科斯塔斯环、时钟及基带信号处理电路(5)，其特征在于，还包括抗混叠滤波器(1)、模数变换器(2)和单片机(6)；所述的科斯塔斯环为数字科斯塔斯环(4)；其中，所述的抗混叠滤波器(1)与外部的中频滤波器相连，所述的抗混频滤波器(1)、模数变换器(2)、正交调谐器(3)、科斯塔斯环(4)、时钟及基带信号处理电路(5)依次电连接，单片机(6)则分别与正交调谐器(3)、科斯塔斯环(4)电连接。
2、 根据权利要求1所述的适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器，其 特征在于，所述的正交调谐器(3)采用HSP50110型号的DSP芯片。
3、 根据权利要求1所述的适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器，其 特征在于，所述的解调器(4)采用HSP50210型号的DSP芯片。
4、 根据权利要求1所述的适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器，其 特征在于，所述的模数变换器(2)为采用带通采样方式实现模数转换的模数变换器。
5、 根据权利要求1所述的适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器，其 特征在于，所述的抗混叠滤波器(1)的通带、阻带以及矩形系数，根据所接收的中 频信号的码速率和采样速率进庁选择。
全文摘要
本发明公开了一种适应多码速率且具有多种解调模式的中频解调器，包括正交调谐器、科斯塔斯环、时钟及基带信号处理电路，还包括抗混叠滤波器、模数变换器和单片机；科斯塔斯环为数字科斯塔斯环；其中，抗混叠滤波器与外部的中频滤波器相连，抗混频滤波器、模数变换器、正交调谐器、科斯塔斯环、时钟及基带信号处理电路依次电连接，单片机则分别与正交调谐器、科斯塔斯环电连接。本发明用数字正交调谐器和数字科斯塔斯环及单片机代替模拟的正交调谐器、科斯塔斯环，实现了多种码速率、多种调制方式的中频信号的解调。与现有中频解调器相比增加了灵活性，提高了解调性能，并且体积减小、重量减轻、功耗降低。
文档编号H04L27/14GK101155161SQ200610113579
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年9月30日
发明者孙辉先, 屈晨阳, 谢春坚, 郭丽莉, 陈晓敏 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心