一种多频段多模式软件无线电实验教学系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信领域，尤其涉及一种可广泛适用于电子通信类专业使用的，多频段多模式软件无线电实验教学系统。
【背景技术】
[0002]软件无线电(Software Defined Rad1，SDR)技术的迅速发展给无线通信系统构架带来了极大变革。其基本思想是尽可能地将ADC靠近天线，减少模拟处理环节，并通过软件来配置硬件，在硬件平台不变的情况下，可以通过软件功能灵活的可重构配置去适应不同的通信系统。因此，基于软件无线电构架的通用性平台可以将多频段、多模式射频前端与其紧密结合，从而满足无线通信系统多频段多模式、软件设计灵活可重构的要求，使现代无线通信系统具有较高的灵活性和适应能力。
[0003]随着软件无线电技术的推广与应用，利用软件无线电思想构建的实验教学系统也逐步涌现。在软件无线电实验教学系统的研究方面，文献《多频段、多模式软件无线电台基带与主控模块的研制》主要针对基带处理环节进行了研究，不包括射频以及上位机主控制器部分，与本发明有别;文献《基于软件无线电的教学实验平台设计与实现》和《基于软件无线电实验平台的CDMA通信系统的设计与实现》也是针对中频后续处理平台设计的研究，不具备多频段射频前端及其主控制器系统，与本发明有别;专利《一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平台》主要围绕基带信号处理平台的设计，与本发明专利设计构架有另IJ;专利《一种基于PCIE接口的软件无线电射频收发装置及方法》不包括多频段多模式系统设计，与本发明有别。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种灵活性强的，多频段多模式软件无线电实验教学系统。
[0005]—种多频段多模式软件无线电实验教学系统，包括覆盖2MHz?8GHz的发射天线101与接收天线102、RF前端103、中频数据采集与SDR处理平台104、上位机主控制器105和CPCI总线 106;
[0006]接收天线102接收2MHz?8GHz的RF信号送入到RF前端103，RF前端103输出中频信号IF2到中频数据采集与SDR处理平台104，中频数据采集与SDR处理平台104输出中频信号IFl到RF前端103，RF前端103输出RF信号经过发射天线101辐射出去;RF前端103、中频数据采集与SDR处理平台104、上位机主控制器105通过CPCI总线106实现数据通信。
[0007]本发明一种多频段多模式软件无线电实验教学系统，还可以包括:
[0008]1、RF前端103部分包括发射通道和接收通道，采用多频段划分方式实现全双工n)D/TDD，分别由2MHz?2GHz、2GHz?4GHz、4GHz?8GHz三个频段实现2MHz?8GHz频段的覆至
ΠΠ ο
[0009]2、RF前端103包括FPGA201，以及与FPGA201相连接的频率配置202、衰减器203、增益控制204、逻辑开关控制205、PLL206、电源模块207、FLASH208、射频滤波器209、中频滤波器210和CPCI211;
[0010]RF前端1 3采用CPCI标准总线结构，CPCI协议由FPGA201进行实现，通过FPGA210中的CPCI控制器对FPGA201中的SRAM进行访问，通过事先约定的控制协议实现对从设备射频的控制。
[0011]3、频数据采集与SDR处理平台104部分包括晶振301、DPLL302、第一高速D/A转换器303、第二高速A/D转换器304、FPGA305、DSP306和CPCI307;晶振301 为DPLL提供一个20MHz的参考时钟;DPLL302在FPGA305的串行数据配置下，输出一个所需采样时钟给第二高速A/D转换器304，实现中频IF2模拟数字转换，得到采样后的数字信号送到FPGA305中；DPLL302在FPGA305的串行数据配置下，输出一个所需采样时钟给第一高速D/A转换器303，把FPGA305输出的数字量经过第一高速D/A转换器303进行数字模拟转换，得到所需的中频IFl输出。
[0012]有益效果:
[0013]本发明中的一种多频段多模式软件无线电实验教学系统，其射频前端可以覆盖2MHz?2GHz、2GHz?4GHz、4GHz?8GHz三个频段，可以实现全双工方式的n)D/TDD模式的射频发射和射频接收，通过上位机实现射频前端参数灵活设置，且实验教学项目全部在中频数据采集与SDR处理平台上实现，模块化设计方法使的该实验教学系统具有更加灵活的操作环境，中频数据采集与SDR处理平台的通用一体化设计也为该实验教学系统提供了更加广泛的适用性，用户可以借助该实验教学系统，只需更改软件程序即可满足不同系统、不同功能和设计指标的任务，为电子通信类相关实验教学提供了更加通用性的平台。
【附图说明】
[0014]图1本发明的一种多频段多模式软件无线电实验教学系统组成框图；
[0015]图2本发明的系统射频前端控制部分组成框图；
[0016]图3本发明的系统中频数据采集与SDR处理平台结构框图；
[0017]图4本发明的软件无线电实验教学模块化结构。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0019]本发明的目的是提供一种多频段多模式软件无线电实验教学系统。
[0020]本发明的目的是这样实现的:一种多频段多模式软件无线电实验教学系统，其组成包括覆盖2MHz?8GHz的发射天线101、接收天线102、RF前端103、中频数据采集与SDR处理平台104、上位机主控制器105和CPCI总线106。接收天线102接收2MHz?8GHz的RF信号送入到RF前端103，其中RF前端103部分包括了发射通道和接收通道，采用了多频段划分方式实现了全双工FDD/TDD，分别由2MHz?2GHz、2GHz?4GHz、4GHz?8GHz三个频段实现2MHz?8GHz频段的覆盖;RF前端103输出中频信号IF2到中频数据采集与SDR处理平台104;中频数据采集与SDR处理平台104输出中频信号IFl到RF前端103，RF前端103输出RF信号经过发射天线101辐射出去;RF前端103、中频数据采集与SDR处理平台104、上位机主控制器105通过CPCI总线106实现数据通信。
[0021]需要说明的是，RF前端103主控制电路部分包括了FPGA201、频率配置202、衰减器203、增益控制204、逻辑开关控制205、PLL206、电源模块207、FLASH208、射频滤波器209、中频滤波器210、CPCI211组成;RF前端103采用了 CPCI标准总线结构，CPCI协议由FPGA201进行实现，主设备通过FPGA210中的CPCI控制器对FPGA201中的SRAM进行访问，通过事先约定的控制协议实现对从设备的射频等各种功能的控制。
[0022]所述的一种多频段多模式软件无线电实验教学系统，其中频数据采集与SDR处理平台104部分包括了晶振301、DPLL302、高速D/A转换器303、高速A/D转换器304、FPGA305、DSP306、CPCI307组成。其中晶振301为参考时钟输入，为DPLL提供一个20MHz的参考时钟；DPLL302在FPGA305的串行数据配置下，输出一个系统所需采样时钟给高速A/D转换器304，实现中频IF2模拟数字转换，得到采样后的数字信号送到FPGA305中；DPLL302在FPGA305的串行数据配置下，也同样可以输出一个系统所需采样时钟给高速D/A转换器303，把FPGA305输出的数字量经过高速D/A转换器303进行数字模拟转换，得到所需的中频IFl输出。
[0023]需要说明的是，所述的一种多频段多模式软件无线电实验教学系统，其实验教学项目采用模块化开发，全部在中频数据采集与SDR处理平台上实现，其模块化开发的对象是FPGA305和DSP306。
[0024]本发明提供的是一种多频段多模式软件无线电实验教学系统，其组成包括覆盖2MHz?8GHz的发射天线101、接收天线102、RF前端103、中频数据采集与SDR处理平台104、上位机主控制器105和CPCI总线106组成。接收天线102接收2MHz?8GHz的RF信号送入到RF前端103，RF前端103输出中频信号IF2到中频数据采集与SDR处理平台104;中频数据采集与SDR处理平台104输出中频信号IFl到RF前端103，RF前端103输出RF信号经过发射天线101辐射出去；RF前端103、中频数据采集与SDR处理平台104、上位机主控制器105通过CPCI总线106实现数据通信。该实验教学系统全部实验项目均在中频数据采集与SDR处理平台上实现，中频数据采集与SDR处理平台的通用一体化设计为该实验教学系统提供了更加广泛的适用性。
[0025]RF前端103部分包括了发射通道和接收通道，采用了多频段划分方式实现了全双工roD/TDD，分别由2MHz?2GHz、2GHz?4GHz、4GHz?8GHz三个频段实现2MHz?8GHz频段的覆盖。
[0026]RF前端103主控制电路部分包括了FPGA201、频率配置202、衰减器203、增益控制204、逻辑开关控制205、PLL206、电源模块207、FLASH208、射频滤波器209、中频滤波器210、CPCI211组成。
[0027]RF前端103采用了CPCI标准总线结构，CPCI协议由FPGA201进行实现，主设备通过FPGA210中的CPCI控制器对FPGA201中的SRAM进行访问，通过事先约定的控制协议实现对从设备的射频等各种功能的控制。
[0028]中频数据采集与SDR处理平台104部分包括了晶振301、DPLL302、高速D/A转换器303、高速 A/D 转换器304、FPGA305、DSP306、CPCI307组成。
[0029]实验教学项目采用模块化开发，全部在中频数据采集与SDR处理平台上实现，其模块化开发的对象是FPG