一种模块化短波软件无线电开发试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种模块化短波软件无线电开发试验装置，A/D模块依次与FPGA模块、以太网模块和PC机连接，FPGA模块还分别与音频编解码模块和D/A模块连接。本使用新型解决软件无线电的短波通信系统不能根据具体要求更换不同模块，致使该技术的灵活性和通用性差的技术问题。
【专利说明】一种模块化短波软件无线电开发试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线通信领域，特别涉及一种模块化短波软件无线电开发试验装置。
【背景技术】
[0002]软件定义无线电SDR是将A/D转换器尽可能的靠近射频天线，充分利用软件技术实现或模拟收发信机在实际情况下处理数据时使用的各种算法。该技术避免了传统收发信机中使用的庞大而复杂的多次变频技术，大大降低试验测试成本，且使用该技术后的装置能与实际收发信机的性能保持高度一致，其温度稳定性、可靠度等指标都得到了大幅度提升，目前这项技术已经广泛应用于通信行业的各个领域。
[0003]在实现上述技术方案的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下技术问题:短波通信技术因其自身的优良特性在军事、应急通信等领域运用广泛，然而目前基于软件无线电的短波通信系统都是针对特定应用环境开发的专用系统，不能根据具体要求更换不同模块，致使该技术的灵活性和通用性差，不利于在新产品的测试、教学及其他领域中的推广。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的是提供一种模块化短波软件无线电开发试验装置，解决基于软件无线电的短波通信系统都是针对特定应用环境开发的专用系统，不利于推广普及的技术问题。
[0005]本实用新型采用的技术方案是，一种模块化短波软件无线电开发试验装置，包括A/D模块、音频编解码模块、FPGA模块、D/A模块、以太网模块和PC机，其中，A/D模块依次与FPGA模块、以太网模块和PC机连接，FPGA模块还分别与音频编解码模块和D/A模块连接。
[0006]进一步的，FPGA模块内部包括A/D控制器、数字下变频器、FIFO存储器、数字上变频器、D/A控制器、IS模块，其中，
[0007]A/D控制器依次与数字下变频器、FIFO存储器连接，A/D控制器还与A/D模块连接；
[0008]D/A控制器依次与数字上变频器、FIFO存储器连接，D/A控制器还与D/A模块连接；
[0009]FIFP存储器通过IS模块与音频编解码模块连接，FIFP存储器还与以太网模块。
[0010]进一步的，数字下变频器包括数字震荡控制器、第一 CIC抽取滤波器、第二 CIC抽取滤波器、第一 FIR抽取滤波器、第三CIC抽取滤波器、第四CIC抽取滤波器、第二 FIR抽取滤波器，其中，
[0011 ] 数字震荡控制器与A/D控制器连接；
[0012]数字震荡控制器还依次与第一 CIC抽取滤波器、第二 CIC抽取滤波器、第一 FIR抽取滤波器连接，第一 FIR抽取滤波器还与FIFO存储器连接；[0013]数字震荡控制器还依次第三CIC抽取滤波器、第四CIC抽取滤波器、第二 FIR抽取滤波器连接，第二 FIR抽取滤波器还与FIFO存储器连接。
[0014]进一步的，A/D模块内置14位125M的LTC2145和/或16位20M的LTC2270芯片。
[0015]进一步的，FPGA模块内置EP3C25芯片。
[0016]进一步的，以太网模块内置KSZ9021芯片。
[0017]进一步的，音频编解码模块内置TLV320AIC23B芯片。
[0018]进一步的，D/A模块内置14位165M的DAC904E芯片。
[0019]本实用新型公开了一种模块化短波软件无线电开发试验装置。模块间通过物理接口进行组合，根据需要，可以进一步开发不同功能及性能的其他模块，可广泛应用于软件无线电产品的开发与试验及教学等环境，增强了可移植和各系统之间的兼容性，方便推广和普及。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型模块化短波软件无线电开发试验装置的示意图；
[0021]图2为本实用新型中的FPGA模块的结构示意图；
[0022]图3为本实用新型中的接收信号的流程框图；
[0023]图4为本实用新型中的接收信号的流程框图。
【具体实施方式】
[0024]如图1所示，本实用新型模块化短波软件无线电开发试验装置，包括A/D模块1、音频编解码模块2、FPGA模块3、D/A模块4、以太网模块5、PC机，其中，A/D模块I依次与FPGA模块3、以太网模块5和PC机连接，FPGA模块3还分别与音频编解码模块2和D/A模块4连接。A/D模块I内置14位125M的LTC2145和/或16位20M的LTC2270芯片。FPGA模块3内置EP3C25芯片。以太网模块5内置KSZ9021芯片。音频编解码模块2内置TLV320AIC23B 芯片。D/A 模块 4 内置 14 位 165M 的 DAC904E 芯片。
[0025]下面对上述装置进行更具体的描述:
[0026]LTC2145/LTC2270开发试验板可支持LTC2145或者LTC2270芯片，LTC2145芯片为14位125M高速A/D转换芯片，LTC2270为16位20M高速A/D转换芯片。此模块对整个短波频段进行过采样。从天线来的信号被转换到数字域。同时，此模块包含2个A/D采样通道，可扩展并支持数字中频处理。此模块通过插针接口与FPGA模块3连接。通过在FPGA模块3的内部预设定的算法实现A/D采样控制、数字下变频DDC、数字上变频DUC、千兆以太网KSZ9021的MAC协议控制并支持IP/UDP数据收发、音频输入输出控制及高速D/A模块控制等功能。内置KSZ9021芯片的以太网模块5完成千兆以太网的PHY功能，并通过接口连接到FPGA模块3上面。音频编解码模块2采用TLV320AIC23B芯片完成音频编解码处理，同样通过接口连接到FPGA模块3上面。内置于D/A模块4的DAC904E芯片为14位165M速率的D/A转换芯片，EP3C25完成数字上变频后，通过此模块，将调制信号发送出去。此模块同样通过接口连接到FPGA模块3上面。
[0027]FPGA模块3包括A/D控制器31、数字下变频器32、FIFO存储器33、数字上变频器34、D/A控制器35、I2S模块36，其中，A/D控制器31依次与数字下变频器32、FIFO存储器33连接，A/D控制器31还与A/D模块I连接；D/A控制器35依次与数字上变频器34、FIFO存储器33连接，D/A控制器35还与D/A模块4连接；FIFP存储器33通过I2S模块36与音频编解码模块2连接，FIFP存储器33还与以太网模块5。
[0028]数字下变频器32包括数字震荡控制器321、第一 CIC抽取滤波器322、第二 CIC抽取滤波器323、第一 FIR抽取滤波器324、第三CIC抽取滤波器325、第四CIC抽取滤波器326、第二 FIR抽取滤波器327，其中，数字震荡控制器321与A/D控制器31连接；数字震荡控制器321还依次与第一 CIC抽取滤波器322、第二 CIC抽取滤波器323、第一 FIR抽取滤波器324连接，第一 FIR抽取滤波器324还与FIFO存储器33连接；数字震荡控制器321还依次第三CIC抽取滤波器325、第四CIC抽取滤波器326、第二 FIR抽取滤波器327连接，第二 FIR抽取滤波器327还与FIFO存储器33连接。
[0029]下面结合图2对FPGA模块3中各个单元的用途进行详细描述:
[0030]A/D控制器31用于完成接口控制时序及A/D数值范围变换，A/D采样的位数支持16位或14位；数字下变频器32采用CORDIC算法对A/D转换后的数据进行数字下变频，数字下变频后输出24位；NC0的频率由PC机6通过以太网传输过来。第一 CIC抽取滤波器322、第三CIC抽取滤波器325为第一级滤波，抽取因子固定为8 ;第二 CIC抽取滤波器323、第四CIC抽取滤波器326为第二级滤波，抽取滤波器抽取因子可变，其取值可为5、10、20、40，第一 FIR抽取滤波器324、第二 FIR抽取滤波器327为最后一级滤波，抽取因子为8。，PC机6通过以太网传输I/Q信号到FIFO存储器33，I/Q的速率为48Ksps，此数据经过CIC内插滤波器，参数值固定为2560，得到速率为122.88Msps，进入CORDIC数字上变频器34，其中，数字上变频器的频率由PC机6下发，最后，经过D/A控制器35进行时序逻辑控制驱动DAC904E。音频编解码器模块2采用I2S模块完成MIC语音信号的上传及Speaker语音信号的下传。
[0031]结合图3简述接收信号的处理过程:
[0032]1001、PC机6下发收发频率及CIC滤波器抽取因子等参数；
[0033]1002、数字下变频器32进行数据的下变频与抽取滤波，得到速率为48K/96K/192K/384Ksps 的 I/Q 基带数据；
[0034]1003、基带数据进入到FIFO存储器33 ；
[0035]1004、FIFO存储器033中的数据通过以太网模块5上传到PC机6 ;
[0036]1005、PC机6对I/Q基带数据进行解调；
[0037]1006、PC机6将解调后的数据通过以太网模块5下发到音频编解码模块2。
[0038]结合图4简述发射信号的处理过程:
[0039]2001、音频编解码模块2把MIC的数据传输到FIFO存储器33 ；
[0040]2002、FIFO存储器33的数据上传到PC机6 ;
[0041]2003、PC机6进行调制处理，得到I/Q数据；
[0042]2004、PC机将I/Q数据通过以太网模块5下传；
[0043]2005、得到I/Q数据后，进行DUC，通过D/A模块4输出。
[0044]本实用新型公开了一种模块化短波软件无线电开发试验装置。模块间通过物理接口进行组合，根据需要，可以进一步开发不同功能及性能的其他模块，可广泛应用于软件无线电产品的开发与试验及教学等环境，增强了可移植和各系统之间的兼容性，方便推广和普及。
[0045] 以上，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种模块化短波软件无线电开发试验装置，其特征在于，包括A/D模块(I )、音频编解码模块(2 )、FPGA模块(3 )、D/A模块(4 )、以太网模块(5 )和PC机(6 )，其中，所述A/D模块(I)依次与FPGA模块(3 )、以太网模块(5 )和PC机(6 )连接，所述FPGA模块(3 )还分别与音频编解码模块(2)和D/A模块(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种模块化短波软件无线电开发试验装置，其特征在于，所述FPGA模块(3)包括A/D控制器(31)、数字下变频器(32)、FIFO存储器(33)、数字上变频器(34)、D/A控制器(35)和I2S模块(36);其中，所述A/D控制器(31)依次与所述数字下变频器(32)、FIFO存储器(33)连接，所述A/D控制器(31)还与所述A/D模块(I)连接；所述D/A控制器(35 )依次与所述数字上变频器(34 )、FIF0存储器(33 )连接，所述D/A控制器(35 )还与所述D/A模块(4 )连接；所述FIFP存储器(33 )通过所述I2S模块(36 )与所述音频编解码模块(2)连接，所述FIFP存储器(33)还与所述以太网模块(5)。
3.根据权利要求2所述的一种模块化短波软件无线电开发试验装置，其特征在于，所述数字下变频器(32)包括数字震荡控制器(321)、第一 CIC抽取滤波器(322)、第二 CIC抽取滤波器(323)、第一 FIR抽取滤波器(324)、第三CIC抽取滤波器(325)、第四CIC抽取滤波器(326)和第二 FIR抽取滤波器(327)，其中， 所述第一数字震荡控制器(321)与所述A/D控制器(31)连接； 所述第一数字震荡控制器(321)还依次与第一 CIC抽取滤波器(322)、第二 CIC抽取滤波器(323)、第一 FIR抽取滤波器(324)连接，所述第一 FIR抽取滤波器(324)还与所述FIFO存储器(33)连接； 所述第一数字震荡控制器(321)还依次第三CIC抽取滤波器(325 )、第四CIC抽取滤波器(326)、第二 FIR抽取滤波器(327)连接，所述第二 FIR抽取滤波器(327)还与所述FIFO存储器(33)连接。
4.根据权利要求3所述的一种模块化短波软件无线电开发试验装置，其特征在于，所述数字上变频器(34)包括第二数字震荡控制器(341)、第五CIC抽取滤波器(342)和第六CIC抽取滤波器(343);其中，第二数字震荡控制器(341)分别于所述第五CIC抽取滤波器(342)、第六CIC抽取滤波器(343)连接，所述第二数字震荡控制器(341)还与所述D/A控制器(35 )连接，所述第五CIC抽取滤波器(342 )、第六CIC抽取滤波器(343 )还分别于所述FIFO存储器(33)连接。
5.根据权利要求1-4中所述的任一一种模块化短波软件无线电开发试验装置，其特征在于，所述A/D模块(I)内置14位125M的LTC2145和/或16位20M的LTC2270芯片。
6.根据权利要求1-4中所述的任一一种模块化短波软件无线电开发试验装置，其特征在于，所述FPGA模块(3)内置EP3C25芯片。
7.根据权利要求1-4中所述的任一一种模块化短波软件无线电开发试验装置，其特征在于，所述以太网模块(5)内置KSZ9021芯片。
8.根据权利要求1-4中所述的任一一种模块化短波软件无线电开发试验装置，其特征在于，所述音频编解码模块(2)内置TLV320AIC23B芯片。
9.根据权利要求1-4中所述的任一一种模块化短波软件无线电开发试验装置，其特征在于，所述D/A模块(4)内置14位165M的DAC904E芯片。
【文档编号】H04B1/00GK203574638SQ201320779993
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】马延军 申请人:西安科技大学