《基于PXI总线的短波信道模拟器主控板的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PXI总线的短波信道模拟器主控板的设计（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I摘摘 要要 现代短波通信越来越重要，特别是在军用通信中得到广泛使用。目前对通信系统的鉴定、验收主要靠外场试验系统完成。外场试验系统的最大优点在于试验信道环境的真实性，但其受气候条件限制、机动性差、试验成本高。因此，研究短波信道模拟系统具有重大意义。 本文在分析研究短波信道传输特性、Watterson 短波信道模型后，提出了基于 PXI总线的短波信道模拟系统方案，使用凌华公司的 14 槽 3U 标准的 PXI 机箱作为系统的运行平台。论文详细讨论了短波信道模拟器中主控板的系统设计，分析介绍了采用D
2、SP+PXI 技术来实现主控板功能的优势。文中还分析介绍了满足 DSP 供电的电源系统及 16 位高速 ADC 模块的设计方法，对 TMS320C6416 DSP 进行了简单介绍，对其功能模块的设计、采用 FPGA+PCI9054 的 PXI 接口电路的设计及高速 PCB 板设计的技巧与要领进行了分析。 本文详细介绍了数字正交解调的原理及采用 Hilbert 滤波器对方法实现数字正交解调功能的过程，给出了 CCS 软件中的仿真结果和在主控板板卡硬件平台上联合XDS510 仿真器的硬件仿真结果，并对结果进行了误差分析与总结。 论文对 PXI 设备驱动程序的特点进行了分析，比较了几种设备驱动程序开
3、发工具， 联合 DriverStudio + DDK +VC+软件开发出了主控板的板卡驱动。 最后， 在 VC+环境下开发调试出主控板的应用程序，完成了板卡和上位机之间的通信工作，成功传递板卡需要的参数和数据。 关键词：关键词：短波信道，数字正交解调，DSP，PXI 总线 ，WDM 驱动 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IIAbstract Modern HF(high-frequency) communication is important more and more, especially been used widely
4、in military communication.Now identification and acceptance of the communication systems depend mainly on the field test system,whose biggest advantage is the authenticity of channel environment, but its restricted by weather conditions, having poor mobility, high testing cost. Thus, the study about
5、 the simulator system of HF channel has great significance. After analyzing the transmission characteristics of HF channel ,Watterson HF channel model, the paper puts forward the system scheme of the HF channel simulator based on PXI bus , using ADLINKs 3U-14 PXI chassis as the system platform,discu
6、sses the system design in detail of the master control board in the HF channel simulator, analyzes and introduces the use of DSP + PXI technology to realize its function.Then the paper discusses the design of power supply system that meets DSPs power , 16-bit high-speed ADC modules design, TMS320C64
7、16 DSP and its functional modules design, the design of the PXI interface circuit using FPGA + PCI9054 and the skills and essentials of high-speed PCB boards design . This paper introduces the principles of digital quadrature demodulator and the process of using a pair of Hilbert filters to realize
8、the function of quadrature demodulation in detail , then gives and analyzes the simulation results in CCS software and the emulation results on the hardware platform which make up of the XDS510 emulator and the master control board. Followed the paper analyzes the characteristic of the PXI device dr
9、iver and gives the comparison of several designing tools of the device driver , using DriverStudio +DDK + VC+ softwares to develop the driver for the board. Finally, the paper develops and debugs the applications for the board using VC + + , which succeed in completing the communication between PC a
10、nd the board , passing parameters and datas . Keywords: HF Channel ,Digital Quadrature Demodulation, DSP,PXI Bus,WDM Driver 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其它人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权
11、书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保 密，在 年解密后适用本授权数。 本论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 绪 论 1.1 课题来源与背景 按照国际无线电咨询
12、委员会（CCIR）的划分，短波是指波长在 10m100m，频率为 3MHz30MHz 的电磁波。利用短波进行的无线电通信称为短波通信，也称高频（High Frequency,HF）通信。短波通信设备简单、成本低、使用方便灵活、抗干扰性好，为了充分利用短波通信的这些优点，实际上使用的频率范围为 1.5MHz30 MHz。短波通信可以利用地波传播（用于近距离通讯） ，但主要还是通过天波传播（用于远距离通讯） 。天波传播因受电离层变化和多径传播的严重影响很是不稳定，其信道参数随时间变化很大，因此称为变参信道1。近年来，随着人们对电离层信道特性的逐步深入探索与研究2，以及数字信号处理器（DSP）的高速
13、发展与应用、扩频通信技术和自适应技术的发展、软件无线电技术的迅猛发展等，大大提高了短波通信的质量和数据传输速率，提高了自动化能力、自适应与抗干扰能力3，使得现代短波通信焕发青春，在许多领域特别是在军事通信领域得到长足的应用。 短波通信技术的发展促使相关测试技术飞速发展， 现今对短波电台等通信系统的鉴定、验收工作主要依靠外场试验系统完成4。外场试验系统的最大优点是具有真实的试验信道环境，但只局限于试验场区，其他的局限性有：受气候条件影响大、操作复杂、机动性差、耗费大量人力物力、试验成本高等。随着信息技术的高速发展，这种测试方法显然不能满足需求。因此，人们将眼光转向短波信道模拟系统。短波信道模拟系
14、统具有很多优点：在实验室就能够制造出各种典型信道特性环境和电磁环境；不受气候条件限制，能够模拟的地域跨度非常广阔；能够随时进行多次重复试验，操作简单、试验成本低；能够缩短通信设备的研发周期等。所以，短波信道模拟系统的研制对于开发、研制短波通信设备显得十分有必要，同时也具有十分重大的意义。 目前，国内、外已有一些短波信道模拟产品，如：浙江大学信息与电子工程系在1994 年采用 Watterson 模型用 4 片 TMS32010 DSP 芯片实现了一种带宽为 4kHz 的基华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2带高频实时信道模拟器。 1
15、999 年， 解放军电子工程学院也进行了半实物话音信道的模拟设计。但这些模拟器的缺点是功耗大、体积大、可控性不高、实时性不强及速度不快。国外短波信道模拟产品有：Hollis 公司的 WAVE-3G SIM ，Rockwell 公司的MDM-3001 等，尽管模拟结果较好，处理速度快但是价格昂贵，一般用户不能承受5。 本文设计的短波信道模拟器将短波信号混频至中频（25Msps/10MHz）处理，在实时性和速度方面有相当大的优势，运行平台是凌华公司的 PXI 工业机箱，稳定、坚固性能良好。用 DSP 芯片来完成数字信号处理具有处理速度快的优势，PXI 具备 PCI电气总线特性与坚固性，模块化及 E
16、urocard 机械封装特性。所以，本文利用最新的DSP技术PXI技术来完成短波信道特性的模拟工作是很有优势的， 也是很有意义的。 1.2 DSP 技术及其应用发展 通常所说的 DSP 有两种含义：一种是 Digital Signal Processing，指数字信号处理技术；另一种是 Digital Signal Processor，指的是数字信号处理器，也叫 DSP 芯片。DSP 芯片具有区别于一般微处理器的特殊结构设计，集成度高、处理能力强大，具有更快的 CPU 和更大的存储器；提供高速同步串口和标准异步串口，支持多种寻址方式；内部使用数据总线和程序总线独立的哈佛结构，具有专门的高速硬件乘法器、广泛采用流水线操作、 提供特殊的数字信号处理指令等6， 更适合于对数字信号的快速、实时处理。此外，DSP 芯片还提高了对 FFT 和滤波器的运算处理速度，完成 FFT 算法的速度要比通用微处理器快
