無線電導航數字信號源的系統(tǒng)設計,完整參考方案
根據不同導航信號的技術要求,激勵器主要的處理任務是產生不同形式的射頻信號,比如自動定向機(ADF)導航信號形式為:
其中,E表示信號幅度,
甚高頻全向信標(VOR)系統(tǒng)導航信號形式為:
其中,表示基準相位信號幅度,表示方位角,表示30Hz角頻率,表示9960Hz角頻率,表示調頻指數,表示基準相位信號的調幅度,表示載波信號角頻率。
分析上述不同信號格式,信號源信號輸出基本主要由載波信號、低頻調制信號和音頻調制信號構成。因此,在設計方案中,載波信號、音頻信號均由FPGA來實現,而低頻信號來自外部主控單元。在FPGA中實現方位信息θ與低頻調幅信號合成,以及載波信號的調幅。MicroBlaze負責與控制臺通信,解析控制臺命令并控制FPGA的信號生成。
3.1 硬件平臺搭建
FPGA芯片選擇Xilinx公司的Spartan-6平臺系列中的XC6SLX16,工作時鐘最高可達500MHz,片內有32個DSP運算單元,有14579個邏輯單元,存儲器單元達576Kbits,具有較強的運算能力和高速數據吞吐能力。
MicroBlaze軟核是XILINX 公司開發(fā)的一種非常簡化卻具有較高性能的嵌入式處理器軟核, 該軟核的性能具有高度的可配置性, 允許設計者根據自己的設計需要進行適當的選擇, 以搭建自己的硬件平臺。快速單連接(FSL)總線是一個單向的點對點通信總線,可用來連接FPGA上的任意兩個帶有FSL總線接口的設計元素并提供兩者間的快速通信信道。在XPS的集成開發(fā)環(huán)境下BSB向導創(chuàng)建一個以MicroBlaze為核心的硬件系統(tǒng),按照向導提示直接添加所需的外設UART IP核,通過FSL總線同MicroBlaze軟核相互通信。利用平臺產生器根據硬件描述文件(.MHS)生成嵌入式系統(tǒng)模塊的網表文件(.NGC),然后使用綜合工具XST進行綜合,構成整個應用系統(tǒng)的硬件模型。
A/D轉換器主要用于外部低頻調制信號輸入,選用ADI公司雙通道10位AD9218,采用+2.7 V ~ +3.6V單電源供電,采樣頻率在40MHz以上。
D/A轉換器主要用于射頻信號輸出,選擇ADI公司單通道電流輸出型10位芯片AD9760,更新頻率120MSPS,單電源+5V供電,使用方便。
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