基于软件无线电的短波通信中频数字化

4个触发选通寄存器，还有多个可配置RAM块，有2个外部接口，uP NT ER FA CE用于芯片配置以及初始化，DATAINTERFACE用于I，Q正交数据输入。图3给出了一种该芯片和TM S320C54x的参考接口电路。芯片配置时，由于内部控制寄存器大都是32位字长，而uP接口只有8位宽，每个控制字需要连续加载4次才能完成，在此期间，片选线和读写线都必须保持有效状态。数据输入时，根据驱动时钟DATACL K的产生不同，有同步和异步两种方式，前者直接把HSP50415的2×SYMCLK(2倍输入码元时钟)接到DATACL K作为数据输入驱动时钟，此时码元输入输出严格同步，H SP 50415前端的F IFO不起作用，DSP通过控制输入使能TXEN来进行总线隔离；后者DATACL K由DSP通过地址译码产生，当DSP不向H SP50415发送数据时DATACLK为高电平，总线被隔离，DSP可根据FIFO的中断状态来确定是否发送数据，本系统中采用基于中断的异步方式。

HSP50415的初始化主要包括设定载波频率、输入码元速率、FIFO中断类型、整形滤波器系数、信道增益、工作模式以及输出模式等。其中控制载波频率和输入码元速率的寄存器值是根据下两式计算的，Fsout是输出采样率，等于HSP50415的主时钟，carrierFrequency是载波频率，sym bolRate是码元速率，也是输入采样率。

carrierNCOStep=(carrierFrequency/Fsout)×2^32

symbolNCOStep=(symbolRate/Fsout)×2^32

HSP50415中需要重点设计的是3级内插滤波器，其设计结果直接影响到数字信道性能。第1级滤波器为可编程FIR整形滤波器，主要完成首级内插滤波以及信号整形，该滤波器可以设计成脉冲成形滤波器；第2级滤波器为一系数固定的19阶半带滤波器，提供2倍内插，半带滤波器的特殊结构可以在同样的抽头数下比FIR滤波器减少一半的运算量；第3级滤波器为内插滤波器，其冲激响应类似于级联的积分梳状滤波器，能够提供2～8192倍的内插，而且能够实现分数倍内插，该滤波器配置是芯片自动完成的。

AD6620是AD公司单路数字下变频芯片，该芯片最高输入速率67MSPS；32位复数NCO提供0.02Hz的频率精度和相位与幅度抖动修正；采样率转换包括3级抽取滤波器，分别为2级级联的CIC2滤波器、5级级联的CIC5滤波器以及系数可编程FIR滤波器RCF；数据可以选择16位并口输出或者标准同步串口输出，两个独立的控制和配置端口，可以动态配置AD6620。

AD6620内部有14个控制寄存器、一个RCF系数RAM块和一个RCF数据RAM块。一般采用uP端口(接DSP外部数据线)进行芯片配置，而用串口输出下变频后的数据，因此接口逻辑相对比较简单。图4给出了一种AD6620与TMS320C54x的参考接口方案。其中AD6620串口输出采用了主机模式，即由AD6620提供串口时钟和帧同步，DSP通过串口中断接收数据。

本平台中，AD6620前端采用AD6640进行中频采样，该芯片为12位65M采样率高性能A/D转换器，广泛应用于中频宽带高速采样领域，结合过采样技术能够进一步提高采样精度。AD6620和AD6640采用相同的主时钟，这样能在二者之间达到最大的数据吞吐率。

理论分析如何配置3级抽取滤波器的抽取率才能获得最佳信道特性及最小运算量是比较困难的，在级联数与总的抽取率一定的情况下的抽取率分配方案是有限的，因此可通过计算机辅助设计穷举搜索符合要求的各级抽取率，并用Parks-McClellan标准算法来设计最后一级可编程FIR滤波器，该滤波器主要用于末级抽取和信号整形，对信道性能影响很大。另外，AD6620数据文档上还提供了根据抗混叠指标，通过简单的计算公式及查表来快速确定CIC2和 CIC5抽取率的方法。

2　短波电台中频数字化平台实现

基于上述的专用数字上下变频芯片以及通用数字信号处理器，我们构建了短波中频数字化平台，配合前端的射频模块，该平台还能够用于其他频段(比如超短波)的中频数字化，具有较强的通用性及可扩展性。图5为该平台的硬件模块框图。其中，处理器模块完成信号的基带调制解调；逻辑时钟模块提供系统中的地址译码及控制信号和各种时钟信号；发送模块完成信号的上变频及中频数模转换；接收模块完成中频采样及信号的下变频；基带接口模块完成语音信号的模数、数模转换；通信与扩展接口模块提供数字业务接口及通信功能。此外，还包括AGC电路、电源及看门狗电路等。

对该平台进行单边带调制性能测试(主要有边带抑制、载波抑制、带外衰减、互调失真等指标)，采用高效的复数滤波法进行数字单边带调制[5]。在基带分别加入1kHz，1.7kHz单音和1kHz+1.7kHz等幅双音信号，在500kHz中频处用频谱分析仪观察上边带调制结果如图6和图7所示(横轴中心频率为500kHz，每格1kHz，纵