應用于頻譜監控的寬帶正交解調器設計

　　摘要：為了實(shí)現無(wú)線(xiàn)電監控的要求，設計了基于ADI公司芯片組的寬帶下變頻電路并進(jìn)行了測試。該電路通過(guò)I²C接口進(jìn)行控制，能夠實(shí)現從70MHz~2GHz頻帶范圍內的射頻信號的正交解調。系統的主要設計為基于A(yíng)DF4350的寬頻率范圍的頻率綜合電路，基于A(yíng)DL5387的寬帶正交下變頻電路以及基于SC18IS602的數字接口電路。通過(guò)測試表明，該系統能夠實(shí)現所需的寬帶下變頻功能，具有易于配置的優(yōu)點(diǎn)，達到了設計的要求。

　　隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，頻譜資源作為一種有限的自然資源，越發(fā)顯得重要。而且隨著(zhù)軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的發(fā)展，發(fā)射機的實(shí)現成本越來(lái)越低，因此非法占用頻率資源的情況在不斷增多。為此，需要通過(guò)相關(guān)的手段對無(wú)線(xiàn)電頻帶的使用情況進(jìn)行監測。國際電聯(lián)專(zhuān)門(mén)出版了頻譜監控手冊來(lái)指導頻譜監控工作[1]。由于射頻頻段很寬，直接對射頻頻段進(jìn)行監控難度很大。通行的做法是采用固定中頻或者零中頻接收電路對射頻信號進(jìn)行下變頻處理，然后通過(guò)對中頻或者基帶信號進(jìn)行分析來(lái)判斷是否存在非法發(fā)射行為。正交調制在數字通信中的應用越來(lái)越多，因此正交解調電路在無(wú)線(xiàn)電監控中的應用也更為廣泛。正交解調器能夠接收射頻信號，并通過(guò)混頻電路與本振相乘，產(chǎn)生基帶零中頻信號。該信號通過(guò)模數轉換器進(jìn)行采樣，然后經(jīng)過(guò)數字信號處理算法，來(lái)確定該頻譜是否存在調制信號并判斷該調制信號是否合法。

　　可見(jiàn)，寬帶正交下變頻電路的設計非常重要。為了實(shí)現系統所需的寬帶下變頻電路，提出了基于A(yíng)DF4350以及ADL5387的寬帶下變頻電路，其設計接收的射頻信號頻率范圍為70MHz~2GHz。由ADL5387的數據手冊可知，其基帶信號帶寬為240MHz。本課題中無(wú)線(xiàn)電監測基帶信號處理的帶寬為50MHz，所以該方案能夠滿(mǎn)足系統設計的需要，完成無(wú)線(xiàn)電監控中的射頻信號正交解調的功能。為了易于進(jìn)行總線(xiàn)連接，系統還設計了I2C總線(xiàn)接口，因此能夠通過(guò)MCU對本振信號進(jìn)行靈活配置。

　　總體設計

　　該系統結構如圖1所示，通過(guò)FPGA上面的MicroBlaze軟核對頻率綜合電路芯片進(jìn)行配置，產(chǎn)生相應的本振信號，選擇所需的監控頻段;頻率綜合電路產(chǎn)生的本振信號輸入正交解調器，與正交解調器的射頻輸入信號進(jìn)行正交混頻，得到零中頻的基帶信號供無(wú)線(xiàn)電監控系統進(jìn)行采樣分析?！　?/p>

　　系統硬件設計

　　寬帶下變頻電路主要由正交解調器、頻率綜合電路、數字接口電路這三部分組成，系統的硬件結構如圖2所示。