船載衛星天線中AGC參考信號的提取方法

田成浩，閆英敏，靳英衛

（軍械工程學院，河北 石家莊 050003）

責任編輯:孫 卓

1 引言

船載衛星天線系統中，在衛星天線粗對準目標衛星以及在采用相應跟蹤體制搜索信號最大點時，需要一個能反映對準目標衛星及收到衛星信號強弱的參考信號，最常用的方法是利用AGC參考信號來反映衛星接收信號的強弱。

數字衛星電視接收機通常在QPSK解調器中設置2個AGC電路[1-2]。主AGC（AGC1）與器件外圍的RC濾波電路組成寬帶AGC電路，產生脈寬調制輸出信號，控制調諧器的增益，確保當輸入信號在較大范圍內變化時，輸出信號相對穩定，使之滿足A/D轉換所需的信號電平；信號AGC（AGC2）為數字窄帶AGC，其作用是完成數字帶寬的功率優化，通過相關軟件編程，將AGC的時間常數用微碼進行讀寫，其值反映有用頻道內信號的功率映射，可以用來反映接收到的衛星信號強弱，并且信號沒有經過復雜的處理流程，因此響應速度比較快，基本上可以用來作為天線自動跟蹤參考信號。但是由于信號AGC2沒有經過處理和優化，精度和速度都不是很好，同時由于接收機與天線控制器不是一體的，若直接從數字接收機中引出主AGC1，硬件設置比較麻煩，還有可能影響接收機的接收效果。

筆者采用夏普公司的BS2F7HZ0194一體化調諧解調器，以TMS320F2812為控制器，設計專用的AGC電平提取模塊提取AGC1信號。

2 硬件設計

AGC電平信號提取模塊的硬件電路由BS2F7HZ0194，TMS320F2812 DSP及外圍電路組成。在分析模塊硬件組成的基礎上重點分析模塊的硬件電路及工作原理，AGC電平提取模塊的硬件電路框圖如圖1所示。

圖1 AGC電平提取模塊的硬件電路框圖

AGC電平提取模塊的輸入信號為天饋系統傳遞過來的第一中頻RF信號，輸出信號為AGC電平信號。BS2F7HZ0194依據控制器 TMS320F2812（TMS320F2812通過并口讀取天線控制器發送的寫頻率）通過I2C總線接口傳遞過來的衛星頻道參數和AGC可編程閾值，將輸入的第一中頻RF信號調諧處理，BS2F7HZ0194即可輸出模擬量的AGC電平信號，經過低通濾波電路后，再通過AD7865數字化后供天線控制器使用。

3 軟件設計

AGC電平提取模塊工作時，控制器TMS320F2812首先完成初始化（由于控制器與STV0299通信是基于I2C協議，初始化中用DSP的2個通用端口構建I2C總線），然后，BS2F7HZ0194依據I2C總線接口傳遞過來的衛星頻道參數和AGC可編程閾值，將輸入的第一中頻RF信號調諧處理，便可得到需要的AGC電平信號。

在AGC電平信號提取模塊中，控制器TMS320F2812通過I2C總線控制STV0299。調諧時，STV0299根據控制器所給的頻道參數，通過I2C總線送到PLL的VCO電路，作為PLL電路的分頻比，使VCO產生與輸入頻率成整數倍的信號。該信號隨頻道參數的改變而變化，從而控制變頻器將輸入的衛星信號轉成第二中頻信號。調諧輸出端有一個90°移相器，用來將中頻放大器輸出的中頻信號分成2個相位相差90°的中頻信號，即I和Q信號[3]。進入STV0299解調器I/Q信號的模數與一個可編程閾值（可在AGC1寄存器中設定）進行比較，其差值經積分后，變換成一個脈沖密度調制信號去驅動AGC輸出，由此產生了所需的AGC信號。

由于IX2410調諧芯片的I2C總線是和STV0299解調器的I2CRPT寄存器的管腳相連的，實現時只是按照I2C的協議標準，在I2CRPT寄存器管腳上，模擬了SCL和SDA的時序發送，而I2C寄存器管腳上的具體值則有標準的I2C配置寫入，即控制器TMS320F2812通過I2C總線寫入，因此對IX2410調諧芯片的PLL電路的操作轉變成了對STV0299 I2CRPT寄存器的操作。

因此，控制器TMS320F2812通過I2C總線操作STV0299的I2CRPT寄存器和AGC1寄存器，可成功提取出所需的AGC信號。

1）I2CRPT寄存器的配置

對I2CRPT寄存器的配置首先是設定其工作模式，依次向I2CRPT寄存器中寫入IX2410調諧芯片所需的配置信息。

（1）I2CRPT寄存器工作模式的設定

I2CRPT寄存器可以設定成兩種工作模式，選用I2C Repeater模式來控制PLL電路，由于每次只能對I2CRPT寄存器設定一個值，所以為了模擬I2C協議，每次需要改變時鐘腳或數據腳時，都必須重新配置STV0299的I2CRPT。

（2）IX2410調諧芯片配置信息

IX2410調諧芯片需要配置的信息有頻率字、泵電荷值、參考分頻比、VCO選擇位、低通濾波器選擇位、測試模式、參考頻率輸出使能位。

通過I2CRPT寄存器向IX2410調諧芯片寫配置信息按照圖2流程。配置信息有3個循環，那么在寫IX2410配置信息時，在每個循環開始時，必須重新配置STV0299的I2CRPT，即將STV0299的I2CRPT工作模式設定為I2C Repeater模式。

圖2 寫配置信息流程

2）AGC1寄存器的配置

I/Q輸入信號的模數與可編程閾值進行比較，其差值經積分后，該信號變換成一個脈沖密度調制信號去驅動AGC輸出。可編程閾值的設置比較簡單，也就是對STV0299內的AGC1寄存器通過I2C進行操作。

4 試驗與結果分析

在試驗中，采用普通接收機接收亞太5號衛星（經度138°）上的長城衛星電視平臺（下行頻率為12537 MHz、符號率為41250 ksymbol/s、垂直極化），測得AGC模擬量的輸出范圍為0.986～3.666 V，再經過AD7865數字化后，其電視屏幕信號強度與AD輸出值如表1所示。

表1 屏幕信號強度與AD轉換值的對應關系

在試驗過程中，屏幕顯示信號強度與AGC信號AD轉換值有時不是成一定的對應關系，經檢查發現是向IX2410調諧芯片寫配置信息時，對各位的配置沒有完全按照圖2所示流程進行配置，經過調整，即可得到表1所示對應關系，AGC信號強度能如實反映衛星電視接收機接收信號強弱，并且由于AGC模塊與接收機是獨立的，在采集AGC信號時，完全不會影響接收機的接收效果。

5 小結

試驗表明，利用TMS320F2812 DSP的I/O接口模擬I2C總線時序，控制BS2F7HZ0194一體化調諧解調器，提取AGC信號作為反映天線接收信號強弱的參考量是可行的。

[1]鄧圻貴.數字機頂盒原理、應用與維修[M].北京:人民郵電出版社，2005.

[2]鄭雯，翟希山，王志廣，等.數字電視原理、傳輸與接收[M].北京:人民郵電出版社，2006.

[3]易孝龍，楊德鵬，王宏遠.一種單片數字衛星接收機高頻頭方案的原理及應用[J].電視技術，2005，29（2）:33-35.