基于AD9268的短波接收全数字传输结构

摘要：介绍了一种基于新器件和设计方法的短波全数字的传输结构。该方法通过大量采用数字器件可以获得许多技术优势和进步，可以为面向未来的设备提供更为先进的硬件平台。

关键词：数字传输；采样单元；数字信号处理；软件无线电

0 引言

VHF频段(短波)是电磁频谱中使用密度较高的部分，包括通信、雷达、测控等系统均在该频段内有所出现，所以，各个领域均以短波接收机作为系统的前端。传统设备一般通过天线和模拟前端设备完成信号的预处理，特别是当数字处理设备和模拟前端设备距离较远时，还需要配置高功率放大设备以保证信号的长距离传输。随着数字芯片和设计技术的不断进步，这种体制可望被更为先进合理的结构所替代。

1 短波全数字传输系统的整体结构

由于短波频段本身范围有限(0～30 MHz)，实际使用时往往信号带宽有限，如通信系统在短波频段的典型带宽为6．4 kHz。所以，模拟分机除了变频外，还需要对信号进行窄带滤波处理。

传统的短波接收系统结构是由天线、模拟前端、功率放大器、数字后端等组成，其传统结构如图1所示。

着数字集成芯片和电路设计技术的进步，特别是高速高量化位数的ADC和DAC的成熟、高速SERDES芯片的出现、光纤传输模块和FPGA等数字信号处理芯片的应用，为这些关键技术构建全数字的传输结构提供了基本的支撑。

根据数字系统的能力和特点，使用先进的数字芯片和技术，可以构架一种先进的短波全数字传输结构，图2所示就是一种全数字的传输结构。

图2中，模拟器件和设备的比重大为降低，数字器件基本上都可从天线后介入到系统，保留低噪放器件的目的主要是为了保证接收机合理的噪声系数，同时也提升信号电平，以保证小信号能够被放大到ADC的有效采样电平范围之内。

高速高量化位数的ADC为系统的带内数据采集、系统动态范围和灵敏度提升提供了保证。

ADC后的数字信号可以通过SERDES结构进入光模块，并将其转换为光信号后通过光纤介质进行高速、长距离和低误码率的传输。

FPGA为宽带内的信号处理提供了数字硬件平台，通过成熟的数字信号处理算法和硬件设计技术，就可以轻松的实现数字信号下的信号变频和滤波处理。

2 高速大量化位数的ADC

AD公司(Analog Device)推出的AD9268就是一款可以满足系统需求的高速高量化位数的ADC。

图3所示是AD9268芯片的功能结构框图。该器件对于双路双通道输入信号可以并行进行高速的采样量化，显然，当输入为正交I、Q信号时，它可以在采样率不变的条件下，获得更高的信号无失真带宽。

该器件的数字信号量化数据位为16 bit，同源时钟和信号以差分线的形式输出，从而保证了输出信号优良的信号完整性。

芯片通过SPI接口进行工作模式参数寄存器的配置。值得一提的是，该芯片还提供有多片之间的同步接口，这就为系统进行多通道的信号测向处理做好了伏笔。

AD9268的主要技术指标如表1所列。通过表1可见，该芯片的主要指标十分出色，能够满足复杂信号条件下的信号接收。使用该芯片足以实现系统对短波频段的采样完全覆盖。

AD9268芯片的管脚兼容CMOS／LVDS／LVPECL等电平。模拟、数字均使用1．8 V供电。芯片典型功耗为750 mW，实验室测试最大功耗为875 mW。

作者：赵 研，苑 蕾 中国电子科技集团 来源：电子元器件应用