论文部分内容阅读
短波通信具有较长的发展历程,在上世纪50年代发展到了鼎盛时期,80年代时被美军作为重要的战事通信手段。短波通信设备通常具有小巧轻便的外形、可以快速转移和组网、通信距离远且功率很低,因而在军事通信上具有重要的地位,长期以来都是各个国家军事通信的研究热点和发展方向之一。短波数据调制解调器是使用多种技术将数字信号转换为适合在短波信道上传输的模拟信号的设备,是短波数据通信中的关键部件,也是军事领域中保证远程通信的主要装备,其应用范围极其广泛、数量极大。传统的调制解调器传输速率慢、抗干扰性不强,在数字信息化发展迅速的今天,已经不能满足现代数字通信的需求。我国的短波通信技术水平与美国等国家的领先技术也有很大的差距,当前配备的调制解调器,普遍存在传输速率不高、可靠性低的现象,而且型号种类繁多,通信标准得不到统一,很难实现协同通信。针对当前调制解调器的这些不足,本文提出了一套新型调制解调器设计方案。利用软件无线电思想设计了一套通用硬件平台,实现信号的数字化处理,减小了信号的损耗和干扰;使用高速度的数据转换器和数字信号处理器可以实现语音、图像等信号的实时处理。在此基础上根据MIL-STD-188-110C和STANAG5066标准设计的接口和软件可使调制解调器具有更高的传输效率和兼容性。本论文的主要工作和成果包括以下几个方面:(1)设计了一种软件无线电结构的新型调制解调器的方案。美军通信标准MIL-STD-188-110C对调制解调器的交织、编码等技术的改进为提高数据传输速率提供了有效的手段,北约短波通信标准STANAG5066可以提高设备的兼容性。根据这些标准,结合软件无线电技术、数字信号处理技术设计的系统方案,可完成信号的高速数字化处理。(2)硬件电路设计。数字信号处理部分是数字化调制解调器的核心,使用高性能DSP TMS320C6748实现,负责数据的处理和算法运算。根据需要设计DDR2、Flash、电源等电路,并设计了串口、网络接口等通信和控制接口;作为模拟和数字信号的桥梁,信号采样转换模块使用的Sigma-Delta ADC/DAC具有很高的抗混叠性和分辨率,大大降低了信号的噪声,而McBSP接口可以完成ADC/DAC与DSP的高速数据传输。(3)PCB设计。PCB的设计往往影响设备的性能和电磁辐射。由于调制解调器的功能强大,硬件电路使用的器件较多,且高速信号复杂,因而PCB的设计从器件选型到电路设计、布局布线都需要考虑很多因素。本论文从PCB的叠层、阻抗等方面的设计保证信号传输质量,并从电源芯片选型、噪声处理等方面的设计严格控制噪声的产生和传递,通过仿真结果表明这些设计具有良好的效果。(4)电路调试和测试。通过硬件电路调试,PCB板上电工作后,在CCS平台下对DSP、内存及接口进行测试,结果表明均能正常工作,验证了方案的可行性。