一种基于FPGA的数字射频处理方案设计_潘杰.pdf
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1、2023年第47卷第4期108器 件 与 应 用器 件 与 应 用arts and ApplicationsP文献引用格式:潘杰,李茂全.一种基于 FPGA 的数字射频处理方案设计 J.电声技术,2023,47(4):108-111.PAN J,LI M Q.A scheme of design on digital radio frequency processing based on FPGAJ.Audio Engineering,2023,47(4):108-111.中图分类号:TN791 文献标识码:A DOI:10.16311/j.audioe.2023.04.031一种基于 FPG
2、A 的数字射频处理方案设计潘 杰1,李茂全2(1.江西技师学院,江西 南昌 330200;2.江西省防汛信息中心,江西 南昌 330009)摘要:针对发射机需要实现多个频率播音的需求,射频处理和射频分配单元需要自适应不同的载波频率。设计数字射频处理方案,以满足不同播音频率的需求。该方案基于现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)锁相环(PhaseLockedLoop,PLL)技术,利用输入标准的倍频中波载频,设计锁相环模块和分频模块,得到信号处理所需的载波时钟、音频信号采样率转换时钟以及复合音频信号发送所需的高速串行时钟。实际运行测试结果表明,该方案可
3、以实现复合音频信号与载波射频信号同步输出,控制功放模块的开通与关断。同时,该方案可以满足不同播音频率的切换,无须更改射频处理模块,通用性较高。关键词:现场可编程门阵列(FPGA);射频处理;射频分配;锁相环(PLL);载波同步A Scheme of Design on Digital Radio Frequency Processing Based on FPGAPANJie1,LIMaoquan2(1.JiangxiTechnicianCollege,Nanchang330200,China;2.JiangxiProvincialInformationCenterofFloodControl
4、,Nanchang330009,China)Abstract:Inviewoftherequirementthatthetransmitterneedstobroadcastatmultiplefrequencies,theRFprocessingandRFdistributionunitneedstoadapttodifferentcarrierfrequencies.DesignadigitalRFprocessingschemetomeettheneedsofdifferentbroadcastingfrequencies.BasedonthePhaseLockedLoop(PLL)te
5、chnologyofFieldProgrammableGateArray(FPGA),thisschemedesignsaphase-lockedloopmoduleandafrequencydivisionmodulebyusingtheinputstandardfrequency-doubledwavecarrierfrequency,andobtainsthecarrierclockneededforsignalprocessing,thesamplingrateconversionclockofaudiosignalandthehigh-speedserialclockneededfo
6、rcompositeaudiosignaltransmission.ThepracticaltestresultsshowthattheschemecanrealizethesynchronousoutputofcompositeaudiosignalandcarrierRFsignal,andcontroltheturn-onandturn-offofpoweramplifiermodule.Atthesametime,theschemecansatisfytheswitchingofdifferentbroadcastingfrequencieswithoutchangingtheRFpr
7、ocessingmodule,anditishighlyuniversal.Keywords:FieldProgrammableGateArray(FPGA);radiofrequencyprocessing;radiofrequencydistribution;PhaseLockedLoop(PLL);carriersynchronization0 引 言中波频率发射机可实现多个不同频率的播音任务,能够作为机房中的备机,实现播音频率的快速切换,对于保障实际播音具有重要的意义。由于需要满足不同频率的播音需求,射频处理单元要实时匹配载波频率,并合成输出不同载波调制的调幅波。针对这一问题,文章基于
8、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)设计了数字射频信号处理和分配方案。实际运行结果表明,该方案可以实现复合音频信号与载波信号的严格同步输出,通过载波同步信号控制功放模块的开通与关断,实现调幅输出。同时,该射频处理模块可以自适应不同中波载波频率,无须更改内部设计,简化了频率切换所带来的射频处理问题。1 数字信号射频合成原理发射机射频系统主要由音频射频处理模块、分配射频模块、模块控制板以及功放模块等单元组成1-2。其中,音频射频处理模块、分配射频模块作者简介:潘 杰(1990),男,硕士,工程师,研究方向为电子信息技术、数字信号处理及物联网应用技
9、术等。2023年第47卷第4期109Parts and ApplicationS器 件 与 应 用器 件 与 应 用以及模块控制板主要完成载波射频信号的处理与分配,控制功放模块的开通与关断。功放模块受前端与载波同步的开关信号控制,其开通数目取决于该时刻的音频调制信号。功放模块输出电压通过高频变压器串联叠加方式进行功率合成,输出调幅波3-4。发射机射频处理及分配流程如图 1 所示。音频射频处理模块根据外部输入的倍频载波频率,利用 FPGA 内部的锁相环(Phase Locked Loop,PLL)模块生成 16 倍载波频率(以下简称位频),通过设计分频模块得到载波频率,利用串行数字音频(Inte
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