摘要：為實現某基帶中頻調制設備的全數字、低故障率、小型化和可重組目標，采用基于CPCI總線技術和軟件重組等設計方法完成了數字化中頻調制器的設計。測試和應用結果表明，該調制器各項技術指標滿足設計要求、各項功能正常，工作穩(wěn)定。通過軟件重組，可滿足現有通用雷達設備的不同調制信號需求。
關鍵詞：CPCI總線；中頻調制器；FPGA；軟件無線電

    隨著測控領域各項技術的不斷推進，目前，通用的測控裝備基帶分系統(tǒng)已經進入了全數字化的第四代模式。
    較傳統(tǒng)意義上的基帶設備，第四代基帶設備由于采用了CPCI總線硬件平臺、千萬門級FPGA和高性能DSP芯片以及軟件可重組設計技術，因此其具有可靠性高、通用性強、功能可重組等優(yōu)勢。中頻調制器是基帶分系統(tǒng)的核心器件，主要完成基帶中頻發(fā)射信號的產生、提供基帶接收機接收解調參考基準信號、接收解調時統(tǒng)信號等功能。按照軟件無線電的思想設計實現調制器，在同一個硬件平臺上，通過配置不同的軟件模塊來實現不同的調制信號，縮短研制周期，避免因調制體制的變化而產生諸多問題；同時，由于數字器件的一致性較好，使得基于軟件無線電的通用調制器的制造和測試成本大幅降低；此外，還能應用先進的信號處理技術提高信號的調制特性，增強調制器的靈活性和擴展性。

1 系統(tǒng)方案設計
1．1 系統(tǒng)組成
    基于CPCI總線的中頻調制器將模擬與數字電路分離，以前后板方式安裝于工控機內，硬件構成上主要包括調制器信號處理板、淵制器信道盒。
1．1．1 調制器信號處理板
    調制器信號處理板為CPCI標準板卡(前板)結構，電路框圖如圖1所示，硬件電路主要由以下幾部分構成：

    (1)主控FPGA、PCI接口、雙口RAM，主要完成對板卡的功能重組控制、PCI總線數據接收、發(fā)送功能。
    (2)功能可重組FPGA1及其外圍器件、DSP及其外圍器件。FPGA1加載中頻調制器測距信號產生、噪聲源模塊。DSP用于調制器單元的控制等功能。
    (3)D／A變換器1，2。D／A變換器工作頻率可以到1 GHz，可以直接產生70 MHz的中頻信號；板卡配備2片高速D／A，具備雙通道中頻調制輸出能力。在本基帶中D／A變換器1輸出上行中頻調制信號。D／A變換器2在中頻閉環(huán)測試時用，輸出高斯白噪聲，模擬信道噪聲。
1. 1．2 調制器信道盒
    調制器信道盒安裝于CPCI標準板卡(后板)。上行中頻信道框圖見圖2。信號支路采用(68±1．7)MHz和(70±16．2)MHz兩種濾波器。在工作狀態(tài)時產生的(68±1．625)MHz(68 MHz載波，1 MHz高側音，125 Kb／s的PN碼，上行掃描范圍±500 kHz)上行信號通過(68±1．7)MHz濾波器輸出。在設備自檢狀態(tài)時產生的(70．08±16．105)MHz或(69．92±16．105)MHz(70．08 MHz或69．92 MHz載波，最大14．5 MHz副載波，1 MHz高側音，125 Kb／s的PN碼，下行多普勒范圍±400 kHz)模擬下行信號通過(70±16．2)MHz濾波器輸出。噪聲支路采用(70±16．2)MHz的濾波器，輸出模擬下行通道噪聲。

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1．2 工作原理
    中頻調制器功能組成框圖如圖3所示，中頻調制器為前、后板結構，以系統(tǒng)頻標為參考相干地產生各種信號。綜合基帶工作狀態(tài)時，中頻調制器產生上行測距信號。PN碼與巴克碼模二加，再對主音BPSK調制，調制后的主音對載波進行PM調制。主站、副站1、副站2產生的上行信號測距PN碼型不同，可以由監(jiān)控選擇。

    調制中頻信號經過濾波、放大后輸出(信號帶寬：(68±1．5)MHz)，經上變頻、功率放大后由天線發(fā)送到應答設備?；鶐гO備可以接收系統(tǒng)監(jiān)控臺的控制，對上行頻率進行調整或控制上行頻率掃描，可控制掃描回零?；鶐гO備在自檢狀態(tài)時，中頻調制器產生下行模擬信號，該信號與圖4所示的應答設備下發(fā)信號形式相同，即副站1測距信號對9 MHz副載波PM調制，副站2測距信號對14．5MHz副載波PM調制，然后2個已調副載波信號與主站測距信號一起對載波進行PM凋制；由監(jiān)控計算機控制，可以關掉任意一路副載波信號或主站測距信號。調制器產牛的下行模擬信號帶寬為(70±16．2)MHz。

2 主要技術指標
    (1)測距信號形式：PN碼⊕巴克碼對高側音BPSK調制；
    (2)載波調制方式：測距信號對載波PM調制；
    (3)高側音頻率：1 MHz；
    (4)輸出載頻：68 MHz；
    (5)工作方式：固定點頻、預置、掃描方式；
    (6)掃頻帶寬：±500kHz；
    (7)調制度：0～1．5 rad；
    (8)輸出信噪比(自檢模式)：128 dBHz。

3 測試結果及應用[!--empirenews.page--]
3．1 常溫測試
    常溫條件下的測試結果表明，中頻調制器滿足設計指標要求(見表1)。

3．2 應用情況
    該調制器已在我部新研基帶設備上得到了應用。在近兩年的應用過程中，該調制器工作穩(wěn)定，操作方便。同時利用自檢信噪比可調的特點，極大地方便了系統(tǒng)測試工作。調制器軟件操作界面如圖5所示。

4 結論
    隨著數字技術、軟件無線電技術的快速發(fā)展，基帶調制技術正朝多模式、多目標、多調制體制、多編碼方式、軟件化、高數據速率及高載波頻率的方向發(fā)展，同時必須具備優(yōu)異的抗干擾、保密及可擴展性能。本文所述中頻調制器為典型的自主外測型調制模塊化基帶設備，通過DSP、FPGA軟件模塊的重組即可實現標準TT&C調制器。長期的應用表明，該調制設備性能穩(wěn)定、操作靈活，通過軟件的簡單配置即可以實現多種調制模式功能，可以作為第四代標準調制設備推廣應用。