基于FPGA的全新數字化PCM中頻解調器設計

當輸入連續超前(滯后)脈沖多于N個(gè)后，數字序列濾波器輸出一超前(滯后)脈沖，使觸發(fā)器GI(C2)輸出高電平，打開(kāi)與門(mén)1(與門(mén)2)，輸入的超前滯后脈沖就通過(guò)與門(mén)加至相位調整電路，如果鑒相器還連續的輸出超前(滯后)脈沖，那么此時(shí)觸發(fā)器的輸出已使與門(mén)打開(kāi)，這些脈沖就可以連續的送至相位調整電路，而不需要再等待N個(gè)。對隨機干擾來(lái)說(shuō)，輸出的使零星的超前(滯后)脈沖，這會(huì )使觸發(fā)器置“0”，這時(shí)電路的作用和數字序列濾波器相同，仍具有良好的抗干擾性能。N次分頻器是一個(gè)簡(jiǎn)單的除N計數器。N次分頻器對脈沖加減電路的輸出脈沖再進(jìn)行N分頻，得到整個(gè)數字鎖相環(huán)路輸出的位同步時(shí)鐘信號fclk。同時(shí)，因為fclk=CLK／2N，因此通過(guò)改變分頻值N可以得到不同的環(huán)路中心頻率。
2. 6 幀同步設計
輸入數據流經(jīng)過(guò)串／并轉換后，與本地幀同步碼進(jìn)行同或運算，產(chǎn)生32位相關(guān)結果再與屏蔽位相與，屏蔽掉無(wú)關(guān)位后進(jìn)入全加網(wǎng)絡(luò )，經(jīng)全加運算，以6位二進(jìn)制碼輸出，然后與門(mén)限值進(jìn)行比較。大于門(mén)限值表示接收到幀同步碼。三態(tài)邏輯電路保證幀同步器在3個(gè)固定模式(搜索、校核、鎮定)上工作。在搜索態(tài)，不使用窗口，符合相關(guān)器輸出即認為是幀同步碼。一旦接收到幀同步碼，由搜索態(tài)轉入校核態(tài)。位／字計數器、字／幀計數器復位，二者開(kāi)始計數，這個(gè)過(guò)程一直持續到字／幀計數器達到預定的字／幀數。這時(shí)字／幀計數器輸出一特定信號至窗口產(chǎn)生器，以預期檢測位為中心產(chǎn)生窗口脈沖。利用幀同步碼的周期性，下一個(gè)檢測位應落在窗口脈沖寬度內，三態(tài)邏輯產(chǎn)生第二個(gè)幀標志脈沖。若在窗口范圍內，沒(méi)有幀碼，在統計意義上多半是虛警，三態(tài)邏輯從校核重新返回到搜索態(tài)。在校核態(tài)，只有連續通過(guò)預定的校核幀數，幀同步器才進(jìn)入鎖定態(tài)。在鎖定態(tài)，即使在幀同步碼發(fā)生漏檢或數據錯誤的情況下，幀標志脈沖也由本地產(chǎn)生。從而避免了由于幀同步碼的漏檢而造成的數據丟失。連續漏檢超過(guò)預定的保護幀數，幀同步即返回搜索態(tài)，否則將重新計數，一直保持在鎖定態(tài)。

3 測試結果和分析
在實(shí)驗室內使用一個(gè)性能指標較高的下變頻器和該設備配合進(jìn)行了測試，測試結果見(jiàn)表1。從測試結果來(lái)看該設備能夠在1～3Mbps的位速率范圍內完成數據的可靠解調，誤碼率在允許范圍之內。

在后續長(cháng)時(shí)間拷機測試過(guò)程中，該解調器工作性能穩定。在使用信號源對該解調器測試時(shí)，輸入信號強度在0～30dBm內范圍變化，輸入調制信號頻率在100 kbps～5Mbps范圍內變化時(shí)，該解調器也能夠很好地工作，說(shuō)明了全新數字化中頻解調器的設計是穩定可靠的，可以進(jìn)行下一步工程化研制。而該設計的集成度高、體積尺寸小，便于小型化設計應用等優(yōu)點(diǎn)體現了該設計的優(yōu)越性，將來(lái)必定會(huì )得到越來(lái)越廣泛的應用。

4 結束語(yǔ)
目前應用范圍較廣的解調器解調位速率比本設計要高，在10Mbps以上，因此本設計的下一步的改進(jìn)方向是將解調能力進(jìn)行擴展，這主要取決于所選擇的FPGA內部鎖相環(huán)的時(shí)鐘和FPGA的容量及數據處理速度。
文中方法只是對從中頻直接進(jìn)行采樣、鑒頻、進(jìn)行位幀同步的驗證，實(shí)踐證明該方法設計有效，測試結果接近理想值，下一步目標是完成工程化研制，投入實(shí)踐應用。