基于FPGA和频率合成器的GPS信号源的设计

2010-09-27 21:59:53来源: 电子发烧友

  频率合成器是发射系统和接收系统中的核心器件,采用相位负反馈频率控制技术,具有良好的窄带载波跟踪性能和带宽调制跟踪性能,为系统上、下变频提供本振信号,对相位噪声和杂散具有很好的抑制作用,通过锁相频率合成技术实现的频率源已经在雷达、通信、电子等领域得到了广泛应用。

  本文以GPS信号源设计为参考,介绍ADI公司的频率合成器ADF4360-4在GPS信号源设计中的典型应用。

  1 信号源系统组成

  1.1 系统设计

  根据文献了解了GPS信号的结构特点,本文设计GPS信号源的目的是模拟卫星发射的GPS信号,也就是对GPS信号进行基带调制并产生频率为1 575.42 MHz的GPS射频信号,根据文献,在系统总体设计中,采用超外差上变频思路,根据系统设计特点,分数字电路和模拟电路两部分,系统设计如图1所示,数字电路部分设计采用软件无线电的思路,利用FPGA芯片完成GPS信号的基带调制和中频调制,输出8 b的GPS数字中频信号,通过D/A器件转换为模拟信号后送到模拟电路;模拟电路部分是整体设计的核心,主要是进行射频电路板的设计与实现,采用频率合成器、混频器等器件,对信号进行混频,滤波,功率控制等,将GPS中频信号混频调制到射频信号,利用射频电路完成上变频功能。

  1.2 模块设计

  (1)数字电路:数字电路部分就是基带/中频模块设计,采用软件无线电思路,根据文献,利用FPGA芯片产生GPS导航电文(D码)、C/A码、数字中频载波,对它们进行基带调制、扩频调制输出GPS数字中频信号,其中GPS信号调制原理如图2所示,主要由C/A码模块、D码模块、DDS模块和调制模块等组成。其中C/A码模块产生速率l.023MHz的第i颗卫星的C/A码序列,C/A码有1 023个码片,持续周期是1 ms;D码模块产生速率50 Hz的第i颗卫星的导航电文(D码);DDS模块产生速率12.5 MHz的数字载波信号;调制模块对C/A码、D码和载波信号进行扩频调制和BPSK调制,输出12.5 MHz的GPS数字中频信号。

  (2)模拟电路:根据文献,模拟电路部分就是射频模块设计,利用频率合成器、混频器、滤波器和衰减器等器件进行射频电路设计,基本原理如图1所示的模拟部分,功能是将GPS信号由中频搬移到射频上,通过滤波器滤波,经可调衰减器调整功率后输出GPS射频信号,完成上变频功能。

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关键字:ADF4360-4  FPGA  频率合成器  GPS信号源

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0927/article_1360.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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