基于FPGA的PCM-FM遥测中频接收机设计与实现

2.5 硬件设计

接收机以FPGA为中心，外围为晶振、电源模块、A/D转换电路和USB接口电路。

AD转换设计采用AD6645，AD6645是采用CMOS工艺的14位模数转换器，最高采样率为105MSPS，在中频为70MHz时的SNR为73.5dB，SFDR为89dBc，模拟带宽达200MHz^[6]。AD模拟输入端为差分输入，通过阻抗比4：1的变压器进行交流耦合，电路原理图见图5。图中R1=R2=24.9Ω，R3=178Ω，输入端匹配阻抗为50Ω。AD时钟管脚与FPGA相连，采样频率由FPGA控制，本设计采样频率为40HMz。

FPGA选用Xilinx Spartan-6系列XC6SLX100工业级FPGA芯片。该芯片采用45nm工艺，专为低成本与低功耗而精心优化，集成了丰富的逻辑资源，接口可选择使用1.2V、1.5V、1.8V、2.5V或3.3V多种标准，便于与其它电路接口^[7]。XC6SLX100 FPGA的配置文件大小为26,543,264bits，配置芯片选用XCF32P，采用BASIC Master Serial 配置模式,配置时钟由FPGA内部提供，配置速率22MHz。

遥测中频接收机与上位机之间采用USB接口，接口芯片选用CY7C68013，FPGA与CY7C68013间采用SlaveFIFO通信模式。

3 测试结果

搭建测试平台，遥测接收系统由射频接收机、本文设计的中频接收机、上位机等组成。中频接收机测试结果：最大多普勒频偏250kHz、码速率100kbps～5Mbps可调、抗连续连0或连1可达128位、帧长与帧同步码可灵活设置。结果表明满足设计指标要求。

4 结论

本文设计了一款基于FPGA的PCM/FM 遥测中频接收机，码速率、帧长、帧同步码等可灵活设置，硬件结构简单，可单板实现，达到小型化、低成本设计目的。目前，该接收机已服务于多个项目，性能稳定可靠。

参考文献：

[1] 李英丽，刘春亭.空空导弹遥测系统设计[M].北京：国防工业出版社，2006

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[4] 樊昌信，詹道庸，徐炳祥等.通信原理(第四版)[M].北京：国防工业出版社，2001

[5] 夏利利，刘冰，周江等.PCM遥测帧同步技术性能分析[J].电讯技术，2014, 54(6)：803-807

[6] AD6645 Data Sheet，Analog Device Inc，2002

[7] Xilinx Inc.Data Sheet，Spartan-6 Family Overiew，2010