基于微處理器的數(shù)字信號傳輸性能分析儀的研究

摘要：根據(jù)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本原理，設(shè)計了一套基于微處理的簡易數(shù)字信號傳輸性能分析儀，系統(tǒng)主要由數(shù)字信號發(fā)送模塊、信號傳輸模塊和數(shù)字信號接收分析模塊三部分構(gòu)成，其中信號發(fā)送模塊由數(shù)字信號發(fā)生器和信道模擬低通濾波器等組成。整個系統(tǒng)采用微處理器STM32F103實現(xiàn)碼元速率的控制、信道切換、噪聲電平調(diào)節(jié)、擴頻與解擴以及同步信號的提取。系統(tǒng)經(jīng)測試，解碼的曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)與發(fā)送端完全一致，同步信號穩(wěn)定和可靠。
關(guān)鍵詞：傳輸性能分析儀；微處理器；曼徹斯特編碼；眼圖

0 引言
隨著數(shù)字傳輸技術(shù)的廣泛應(yīng)用，需要更多各種各樣的通信測試儀器完成系統(tǒng)參數(shù)的測量與調(diào)試。數(shù)字傳輸性能分析儀作為一種數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計與檢測的設(shè)備在數(shù)字傳輸系統(tǒng)的工程施工與日常維護中發(fā)揮著重要的作用。本論文設(shè)計的是采用STM32F103實現(xiàn)的簡易數(shù)字信號傳輸性能分析儀，其傳輸數(shù)據(jù)速率為10～100kb／s范圍，并以10kb／s步進可調(diào)，設(shè)計的截止頻率為100kHz、200kHz與500kHz三個可選低通濾波器，其帶外衰減大于40dB／10倍頻程，通帶增益在0．2～4．0范圍內(nèi)可調(diào)；并且設(shè)計了一個數(shù)據(jù)率為10Mb／s的m序列作為信道的加性噪聲，其輸出峰峰值為100mV～TTL電平可調(diào)。

1 系統(tǒng)方案實現(xiàn)
根據(jù)設(shè)計要求，構(gòu)建了圖1所示的系統(tǒng)方框圖，整個系統(tǒng)主要包括信號發(fā)送部分和信號接收部分。發(fā)送部分主要包括基于STM32F103的ARM最小系統(tǒng)板及其構(gòu)成的人機交互界面，m碼高速偽隨機信號發(fā)生器，m碼數(shù)字信號發(fā)生器及曼徹斯特編碼電路，截止頻率為100kHz、200k Hz、500kHz的3種通帶增益可調(diào)的低通模擬濾波器；接收部分主要包括信號接收預(yù)處理電路和基于ARM平臺的信號處理平臺。

2 軟硬件實現(xiàn)
2．1 信源電路
本系統(tǒng)所使用的信源為m序列與曼徹斯特碼兩種，其中m序列V1的生成多項式為f1(X)=1+x2+x3+x4+x8，將其輸出與時鐘相異或可得曼徹斯特碼輸出。為了可控輸出信號的碼型，如圖2所示的雙輸入端異或門的輸入clk(clk為m序列發(fā)生器的時鐘)端添加了一個雙輸入的與門，當(dāng)CNT=1時，控制異或門輸出m序列的曼徹斯特碼編碼；當(dāng)CNT=0時，控制異或門輸出系統(tǒng)所需的m序列。系統(tǒng)測試信道傳輸特性時所需的信號曲它們提供。