基于AD9864的CPM遙測發射機設計

張焱 王逸凡 周豐華 蔣博男 馬金鑫

摘要：本文介紹了一種基于AD9364的CPM遙測發射機的設計方案，主要包括整機的原理設計及AD9364發射鏈路的配置;軟件采CPM調制體制EcDDS頻率合成器將信號調制到中頻。CPM遙測發射機最大信道速率可達30Mbps，可較好地適應未來航天遙測系統的需求。

關鍵詞：CPM;AD9364;遙測發射機

中圖分類號：V119 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0128-02

0引言

隨著我國航天事業的飛速發展，無線遙測數據量急劇增長，急需一款可以適應高碼率且結構簡單的產品，s波段CPM遙測發射機使用FPGA實現CPMN制，將信號調制為中頻，之后送入AD9364對信號進行模擬混頻，經上變頻和功率放大后，通過天線實現無線信號的發送。

1原理設計

CPM遙測發射機分為基帶處理模塊、射頻模塊、電源模塊。

基帶處理模塊中FPGA通過sPI控制接口，完成對AD9364的配置，然后完成基帶數據生成、信道編碼、波形響應及DDS合成，并將CPM信號輸出至AD9364。

射頻部分的主芯片為AD公司的AD 9 3 6 4，AD9364接收I、Q基帶CPM信號，完成內插升速、半帶濾波、DA轉換、模擬濾波;內部PLL鎖相生成載波信號，裂相為I、Q;IQ數據與IQ載波正交混頻，實現SSB單邊帶調制，將DDS輸出的基帶CPM信號的頻譜，整體搬移到載波頻點。調制信號經過功率放大器、濾波器后從SMA接口輸出。

電源模塊主要完成遙測發射機各模塊的供電。

2AD9364發射鏈路

本方案僅使用了AD9364的發射部分，因此僅對發射鏈路進行說明。射頻鏈路內部結構如圖1所示。

射頻發射鏈路上，基帶數據首先通過一個可變系數（系數可配置，最高為128）的FIR濾波器，濾除帶外噪聲，然后緊跟著3個系數固定的半帶濾波器（僅使用了TXHB2）濾除衍生頻譜;經DAC之后的模擬信號陸續通過兩個模擬濾波器、混頻器和衰減器輸出到發送端口。本方案中，FIR、TX HBI及TX HB3未使用，TX HB2內插系數為2。

整體濾波效果如圖2所示，28MHz時衰減5dB。圖3為TX HB2頻譜響應曲線。

3CPM調制

CPM調制的突出特點有：包絡恒定、相位連續、頻帶利用率高和帶外輻射小。CPM連續相位調制，本質上是FM頻率調制。遙測發射機的輸出信號的瞬時頻率隨基帶數據波動;遙測發射機的輸出信號的相位是瞬時頻率在時間上的積分，是時間連續函數。

測試案例：以3.75MHz的正弦波單音調頻，調制指數0.7為例，調制后信號如圖4所示。

4DDS頻率合成器

DDS主要由相位累加器、ROM查找表、數模轉換器、低通濾波器等組成。其中，相位累加器由位寬NN的相位寄存器和全加器組成。

本方案中DDs相位查找表的地址寬度D為14bit（相位是非線性的，因此設計時地址位比數據位多2bit），M為12bit。

DDS直接頻率合成器，采用頻率控制字、相位累加、波形查表，能夠精確便捷地合成需要的頻率信號。當頻率控制字隨基帶數據波動時，DDS輸出的即是基帶CPM信號。

DDs波形查表時，同時查找I（Cosine）、Q（sine）數據;載波信號90°裂相，輸出I、Q載波;IQ數據與IQ載波正交混頻，實NSSB單邊帶調制，將DDS輸出的基帶CPM信號的頻譜，整體搬移到載波頻點。

5結語

本文主要介紹了CPM遙測發射機的設計原理及CPM調制方法，為工程實現提供了具體的方案。CPM遙測發射機使用FPGA內部產生的數據，經CPM調制之后，送/kAD9364對信號進行模擬混頻，經上變頻和功率放大后，通過天線實現無線信號的發送。