一种卫星移动通信信关站调制器数字上变频信号处理方法转让专利
申请号 : CN201210104636.1
文献号 : CN102664590B
文献日 : 2015-03-18
发明人 : 吴伟林 , 税成侠 , 李凯 , 陈春梅 , 何戎辽
申请人 : 成都林海电子有限责任公司
摘要 :
本发明公开了一种卫星移动通信信关站调制器数字上变频信号处理方法，应用于基于“北斗”的卫星移动通信信关站，采用AD9957芯片将两路基带IQ信号分别调制到140MHz中频，用宽带滤波器滤除上述两路调制后的基带IQ信号的高频分量后，将其送入可变增益放大器AD8370，AD8370调节其输出信噪比，直到达到需要的卫星上变频信号，实现将基带信号变频为需要的中频信号，送到卫星信号发射单元，实现了卫星移动通信信关站调制器的数字上变频处理。
权利要求 :
1.一种卫星移动通信信关站调制器数字上变频信号处理方法，应用于基于“北斗”的卫星移动通信信关站，其特征在于，包括：预先用FPGA通过SPI接口来配置AD9957和AD8370两款芯片，其中配置AD8370芯片是配置参数来控制其增益大小；
采用AD9957芯片将两路基带IQ信号分别调制到140MHz中频，具体为：预置AD9957芯片工作范围为402MHz到602MHz，选取AD9957输入数据时钟为fPDCLK＝60MHz，且预置AD9957的工作模式为正交调制QDUC模式，AD9957芯片对送入的两路基带IQ信号分别进行反CCI滤波、4倍内插半带滤波和可配置内插值的CCI滤波，采用直接数字式频率合成器DDS对所述滤波后的两路基带IQ信号进行正交调制，DDS的输出频率由FTW值控制，将两路基带IQ信号分别调制到140MHz中频；
采用时钟域隔离的方法，对两路基带IQ信号进行4倍抽取和CIC滤波，将数字信号的采样率降低；
用宽带滤波器滤除上述两路调制后的基带IQ信号的高频分量后，将其送入可变增益放大器AD8370，AD8370调节其输出信噪比，直到达到需要的卫星上变频信号；
所述AD9957芯片的QDUC寄存器配置为：
说明书 :
一种卫星移动通信信关站调制器数字上变频信号处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及卫星移动通信领域，尤其涉及一种卫星移动通信信关站调制器数字上变频信号处理方法。
背景技术
[0002] 在卫星通信系统中，在空间传输的是电磁波，由于适用于宇宙通信的频段为1GHz-10GHz，这一频段一般称为无线电窗口。这个频率在地球站被称为射频。而从地面终端用户来的信号是数字基带信号，这种信号无法直接在空间进行传输，如果在射频上直接对信号进行调制、解调，利用目前的工艺和技术很难做到，如果不克服这一难题，卫星通信技术的发展将受到严重阻碍。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种卫星数字上变频器信号处理方法，能将基带信号变频为需要的中频信号，送到卫星信号发射单元，以解决现有技术中数字基带信号无法直接在空间进行传输，且在射频上直接对信号进行调制、解调很难实现，以至于卫星通信技术发展受阻的问题。
[0004] 为了实现上述发明目的，本发明提供了一种卫星移动通信信关站调制器数字上变频信号处理方法，应用于基于“北斗”的卫星移动通信信关站，包括：采用AD9957芯片将两路基带IQ信号分别调制到140MHz中频；用宽带滤波器滤除上述两路调制后的基带IQ信号的高频分量后，将其送入可变增益放大器AD8370，AD8370调节其输出信噪比，直到达到需要的卫星上变频信号。
[0005] 其中，所述采用AD9957芯片将两路基带IQ信号调制到140MHz中频，进一步包括：预置AD9957芯片工作范围为402MHz到602MHz，且预置AD9957的工作模式为正交调制QDUC模式；AD9957芯片对送入的两路基带IQ信号分别进行反CCI滤波、4倍内插半带滤波和可配置内插值的CCI滤波；采用直接数字式频率合成器DDS对所述滤波后的两路基带IQ信号进行正交调制，将两路基带IQ信号分别调制到140MHz中频。
[0006] 优选的，在所述将两路基带IQ信号分别调制到140MHz中频步骤之后，还包括：采用时钟域隔离的方法，对两路基带IQ信号进行4倍抽取和CIC滤波，将数字信号的采样率降低。
[0007] 其中，所述方法还包括：预先用FPGA通过SPI接口来配置AD9957和AD8370两款芯片，其中配置AD8370芯片是配置参数来控制其增益大小。
[0008] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0009] 本发明采用AD9957和AD8370两款芯片，实现将基带信号变频为需要的中频信号，送到卫星信号发射单元，实现了卫星移动通信信关站调制器的数字上变频处理。
附图说明
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0011] 图1为本发明实施例一种卫星移动通信信关站调制器数字上变频的处理方法流程图；
[0012] 图2为本发明实施例中方法处理框图。
具体实施方式
[0013] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0014] 参见图1，为本发明实施例一种卫星移动通信信关站调制器数字上变频的处理方法，包括如下步骤：
[0015] S101：采用AD9957将两路基带IQ数字信号分别调制到140MHz中频；
[0016] S102：用宽带滤波器滤除上述两路调制后的基带IQ信号的高频分量后，将其送入可变增益放大器AD8370，AD8370调节其输出信噪比，直到达到需要的卫星上变频信号。
[0017] 本发明中卫星移动通信信关站调制器的上变频处理器使用AD9957芯片，中频输出最高可达400MHz。AD9957芯片是一款功能强大的芯片，提供用于快速编程的宽并行装入接口，具有一个更新速率达250 MHz的16 bit并行端口，允许每隔8ns更新一次32 bit的频率控制字，选择AD9957典型VCO工作范围为VCO1，即402MHz到602MHz。预置AD9957的工作模式为正交调制QDUC模式。
[0018] 两路基带IQ数字信号在送入AD9957后，先进行数字滤波处理，即分别对两路基带IQ数字信号进行反CCI滤波、4倍内插半带滤波和可配置内插值的CCI滤波。之后由DDS（Direct Digital Synthesizer，直接数字式频率合成器）对两路基带IQ数字信号进行正交调制，DDS的输出频率由FTW值控制。
[0019] 本发明实施例分别使用了AD9957和AD8370这两款芯片，这两款芯片都是可配置的，其配置都由FPGA通过SPI接口来完成。
[0020] 本发明中最重要两个寄存器是Control Function Register 3(CFR3)和Register QDUC。CFR3寄存器的地址是0x02， Register QDUC的地址是0x0E。
[0021] 下表1是Register QDUC的配置情况：
[0022] 表1：
[0023]Bits Mnemonic Value Description
63:58 CCInterpolationRate 000100 进行4倍CCI插值
57 SpectralInvert 1 采用I(t)*cos(ct)+Q(t)*sin(ct)模式
56 InverseCCIBypass 0 反折CCI滤波器有效
55:48 OutputScaleFactor 0x7F 使用default值
47:32 PhaseOffsetWord 0x00 使用default值
31:0 FrequencyTuningWord(FTW) 0x4AAAAAAA 输出中频为140MHz
63:58 CCInterpolationRate 000100 进行4倍CCI插值
57 SpectralInvert 1 采用I(t)*cos(ct)+Q(t)*sin(ct)模式
56 InverseCCIBypass 0 反折CCI滤波器有效
55:48 OutputScaleFactor 0x7F 使用default值
47:32 PhaseOffsetWord 0x00 使用default值
31:0 FrequencyTuningWord(FTW) 0x4AAAAAAA 输出中频为140MHz
[0024] 由于配置的时候需要找到寄存器所在的地址，并由高位到低位写入寄存器的每一个bit，为了减少工作量，设计采用状态机来配置。可使用加州伯克利大学开发的SF2VHD工具完成从Simulink状态机到VHDL的直接转换，减少工作量并且缩短开发周期。
[0025] 而对于AD8370，主要是配置参数来控制其增益的大小，具体方法与AD9957类似。
[0026] 由于AD9957的数据时钟频率 和系统时钟频率 有以下关系：
[0027]
[0028] 其中R表示CCI滤波器的值，可选择不同的插值和不同的输入数据时钟。
[0029] 当R=1时，实际上不进行插值，CCI滤波器被跳过，此时的数据时钟可以较高，达到。但是通过实际测试发现，由于整个系统的频谱较宽，如不进行内插滤波，信噪比损失较大。
[0030] 当R=4时，此时进行4倍插值低通CCI滤波，数据时钟为 ，IQ两路各自为 ，仍然满足奈奎斯特采样定理，同时由于进行的内插和滤波，信噪比抑制也比较理想。
[0031] 选取AD9957输入数据时钟为 ，此时基带板输送的数据时钟IQ复用后为 ，IQ各自为 ，其采样率过高，相应的造成数据的冗余，因此需要对IQ数据进行4倍抽取和CIC滤波将数字信号的采样率减下来，采用时钟域隔离的方法实现，见附图2。
[0032] 经过以上的方法和装置能将基带信号变频为需要的中频信号，送到卫星信号发射单元，本专利将实现卫星移动通信信关站调制器的数字上变频处理。
[0033] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0034] 本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0035] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。