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直扩定位中频数字接收机实现几个关键问题_hc360慧聪网电子行业频道技术文章

 ynyuanfu 2007-05-16
直扩定位中频数字接收机实现几个关键问题
http://www.hc360.com   2005年10月19日10时59分   慧聪网电子行业    

  摘 要:介绍了直接扩频序列扩频定位系统的中频数字接收机的设计和实现,讨论了该中频数字化接收机的几个关键问题,包括中频数字化、数字下变频、PN码捕获和载波同步,并给出了他们的FPGA的解决方案。

    关键词:中频数字化;数字下变频;PN码捕获;载波同步

    随着卫星定位系统的发展,对定位系统接收机的性能要求日益提高,实现信号的数字接收变得非常重要。FPGA器件具有速度快、密度高、功耗低、可配置性强等特点,可以简化系统设计、提高系统的稳定性和缩短开发周期,已经广泛地应用于复杂电路的设计中。

  根据某系统的设计要求,研制了适合于低信噪比条件下,直扩的软件无线电接收机设备。系统要求灵敏度为-30 dBm(mW取10log)时,误码率<10-5,且要求接收机的体积如手机大小的直扩软件无线电的接收机。选取Actel公司的ProASICPlus系列,他是采用Flash存储技术的现场可编程门阵列(FPGA)的第二代产品,并以该系列芯片为核心,将中频以下的处理功能全部放在FPGA中完成。本文介绍的中频数字接收机采用高性能的ProASICPlus芯片,很好地解决了在低信噪比条件下数字接收机中的几个关键问题。

    1 系统设计的几个关键问题

  中频数字接收机主要有以下几个关键问题:模数转换模块、数字下变频、PN码的相关捕获跟踪和相关载波提取。图1给出了中频数字相关接收机的总体设计与具体实现结构。

    1.1 模数转换模块

    中频数字化单元模数转换部分由数控增益放大器与ADC的AD6640组成。数控放大电路将输出的信号的峰峰值控制于1.5~2.0 V之间。AD6640是为了宽带和多信道数字无线接收机而推出的12 b中频快速采样ADC,他的温度范围为-40~185℃。

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  AD6640芯片可以提供高达65 MS/s的采样速率、80 dB的SFDR,他的所有差分模拟输入阶段具有300 MHz输入带宽特征,直接采样的中频频率可以高达70 MHz。该芯片在5 V供电的时候,功耗仅为710 mW。模数转换所有需要的功能,包括输入缓冲、跟踪保持放大、数字纠错以及2.4 V参考电压都是由AD6620芯片来提供。关于采样速率的选择,该处采用欠采样技术。所谓欠采样技术就是对于带通信号(频率属于fL~fH之间)而言,只要采样频率fT满足:

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