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已經進入了全數字化的第四代模式。
　　
　　較傳統意義上的基帶設備，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、功能可重組等優勢。中頻調制器是基帶分系統的核心器件，主要完成基帶中頻發射信號的產生、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*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、系統方案設計
　　
　　1．1系統組成
　　
　　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1GHz，可以直接產生70MHz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。在工作狀態時產生的（68±1．625）MHz（68MHz載波，1MHz高側音，125Kb／s的PN碼，上行掃描范圍±500kHz）上行信號通過（68±1．7）MHz濾波器輸出。在設備自檢狀態時產生的（70．08±16．105）MHz或（69．92±16．105）MHz（70．08MHz或69．92MHz載波，zui大14．5MHz副載波，1MHz高側音，125Kb／s的PN碼，下行多普勒范圍±400kHz）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。
　　
　　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，以系統頻標為參考相干地產生各種信號。綜合基帶工作狀態時，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送到應答設備。基帶設備可以接收系統監控臺的控制，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。基帶設備在自檢狀態時，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信號形式相同，即副站1測距信號對9MHz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：1MHz；
　　
　　（4）輸出載頻：68MHz；
　　
　　（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：0～1．5rad；
　　
　　（8）輸出信噪比（自檢模式）：128dBHz。
　　
　　3、測試結果及應用
　　
　　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展，同時必須具備優異的抗干擾、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。