一種基于全國產器件的PCI-e短波接收機的設計方法

趙一超

摘要：隨著中美貿易戰的烈度加劇，以美國為首的西方國家聯盟，會對我國實行嚴格的出口限制政策。以美國為例，制定了嚴格的政策和相關措施限制高新技術及產品出口. 美國商務部制定了商品管制清單（Commerce Control List， CCL），嚴禁將清單內的電子元器件出口到我國。為保證國家正常科研生產活動能夠繼續，應用國產器件進行設計的需求是無比迫切的。本文提出了基于全國產器件的短波接收機設計設計方法。 該方案使用的模擬前端、AD以及FPGA芯片均為國產器件，實測結果與設計預期一致，為國產化短波接收設備提供了一種可行的參考方案。

關鍵詞：貿易戰;商品管制：短波接收機;國產器件;芯片

中圖分類號：TN859? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）20-0165-03

A Design Method for a PCI-e Shortwave Receiver Based on Domestic Devices

ZHAO Yi-chao

（China Research Institute of Radiowave Propagation， Qingdao 266000， China）

Abstract： As the intensity of the trade war between the US and China intensifies， a coalition of Western countries， led by the US， will impose strict export restriction policies on China. The United States， for example， has put in place strict policies and related measures to restrict the export of high technology and products. The US Department of Commerce has established the Commerce Control List （CCL）， which strictly prohibits the export of electronic components from the list to China. In order to ensure the continuation of the country's normal research and production activities， the need for the application of domestically produced devices for design is extremely urgent. This paper proposes a design methodology for the design of shortwave receivers based on nationally produced devices. The analogue front-end， AD and FPGA chips used in the solution are all domestically produced devices. The measured results are in good agreement with the design expectations. This paper provides a feasible reference solution for the localized shortwave receiver.

Key words： trade wars; commodity controls; shortwave receivers; domestic devices; chips

隨著中國經濟的走強，高科技日益成為中國經濟的增長支柱。與此同時，中國進口芯片金額屢創新高，芯片進口額突破3000億美元，芯片貿易逆差達3倍之多。在基礎元器件受制于人的情況下，國家信息安全和產業經濟安全都沒有任何保障，實現國產化芯片替代成為當務之急[1]。

從國家安全和產業競爭的角度來說，沒有自己的芯片產業，等同于把自己保險箱鑰匙和密碼交給別人保管[1]。芯片行業作為高精尖產業的代表，能夠國產化對于國家安全也具有重大的意義！

廣泛的應用也有助于國產芯片廠商對產品進行技術迭代，從可提高產品質量和競爭力[2]。

本文提出了一種基于全國產器件的PCI-e板卡接收機的實現方法。對于相關設計具有很好的示范作用。

1 傳統超外差數字接收機設計思路

傳統超外差數字接收機傳統設計如圖1所示。射頻信號經過天線接收至模擬混頻部分。射頻信號在此與本振信號進行混頻，隨后進行后置抗混疊濾波模塊濾掉高頻載波即可得到模擬中頻信號[3]。

模擬中頻信號經過AD轉換即可得到所需的數字中頻信號。配合相應的數據接口模塊即可實現將數據傳輸至上位機。

2 數字直采接收機

隨著科學技術的發展，超高采樣速率 A/D 芯片也相繼問世。在這種技術形勢下，硬件工程師也可以將接收機的設計進行進一步的優化，從而改善產品的性能。本設計在圖1設計的基礎上進行了改良，用FPGA實現下變頻、時序控制以及接口等功能見圖2[4]。

相較于傳統設計方法，基于FPGA等可編程邏輯器件實現數字下變頻（DDC）的設計，不僅在設計上簡化了射頻前端器件組成，還減少了模擬混頻引入的相位誤差，提高了產品性能指標。