HSP50216的性能特点及在软件无线电中的应用介绍

电子设计 2019-04-22 08:03 次阅读

1 引言

软件无线电起源于美国国防部的易通话(speakeasy)战术通信系统坟墓。随着数字技术和微电子技术的迅速发展,数字信号处理器(DsP)以及通用可编程器fpga的运算能力和处理速度的成倍提高,而价格却显著下降。同时,现代无线电系统的越来越多的功能可以由软件实现,也大大推动了软件无线电发展。

理想的软件无线电可直接在射频上进行A/D、D/A变换,这就要求A/D、D/A变换必须具有足够高的采样速率。根据Nyquist采用定理,要不失真的反映信号特征,采样频率fs至少应是模拟信号带宽Wa的两倍。为保证性能,在实际应用中经常采用fs>2.5Wa的过采样处理。如果直接在 3000MHz的频率上对信号进行A/D变换,则A/D器件的采样速率至少应为7500MSPS(每秒百万样值)。但是,当前技术比较成熟的常用A/D器件的采样速率一般只有几十MSPS,高的也只能达到几百MSPS,远远不能满足设计需要。现阶段研制开发的软件无线电台都是在中频上进行A/D和D/A变换,中频一般选定在10MHz~100MHz。在目前的软件无线收机中,A/D通常直接采样的模拟中频信号,其输出的高速数字信号经数字下变频器的变频、抽取和低通滤波之后变成低速基带信号以供后续的DSP作进一步处理。对于多通道的软件无线电接收机而言,采用INTERSIL公司最新推出的多通道可编程数字下变频器集成芯片HSP50216是一种很好的选择。该芯片的主要特点如下:

●输入信号速率达70MSPS;

●具有四个独立可编程的下变频器通道;

●具有四个定点或浮点模式的16-bit并行输入通道;

●带有32-bit可编程载频数控振荡器(NCO);

●全部处理过程的无虚假信号动态范围(SFDR)大于115dB;

●抽取因子范围为8~65536;

●含有24-bit内部数据通道;

●内含增益容限可达96dB的数字AGC;

●具有多种功能(其中包括:1到5级CIC滤波器、半带抽取与插入FIR滤波器、可编程FIR滤波器和重采样FIR滤波器);

●可通过串联滤波获得附加带宽;

●具有四个独立的串行输出通道;

●采用3.3V电压工作。

2 内部结构及工作机理

HSP50216 是一个四通道的数字接收机集成芯片,它具有很大的动态范围和灵活性。在四个通道中,每一个通道都是由有端的载频数控振荡器(NCO)、数字混频器和级联积分梳状滤波器CIC以及后端的FIR滤波器、AGC和直角坐标到极坐标转换器构成。四个通道中的每个通道的参数都可以独立通过微处理器进行编程。图1是 HSP50216的内部功能框图。图中,A(15:0),B(15:0),C(15:0)和D(15:0)分别为四种并行的数据输入总线。SdxA、 SDxB、SDxC和CDxD为四对串行数据输出线。每一个输入都可以连接到任意一个或所有的内部信号处理通道中去。每一个通道的输出都可以接到任何一个串行输出端。如果多路通道是同步的,那么这些通道可以复用到一个共同的输出端。四个通道共用同一个输入时钟和同一个串行输出时钟。但是输出信号速率既可以是同步的也可以是异步的。位于前端和后端之间的总线多路转换器可以后端串联的滤波器提供路由,或者为多相滤波提供从一个前端至多个后端的路由。电平检测器把每一条并行数据输入总线上的信号电平提供给监控器,从而使得微处理器增益控制优于A/D转换器。

HSP50216的性能特点及在软件无线电中的应用介绍

每个通道的前端部分都包括有正交数控振荡器(NCO)、数字混频器、桶形移位寄存器和级联积分梳状滤波器(CIC)。NCO具有32-bit频率控制字,可用于信道的分选和载波跟踪,基频率分辨率可达16.3MHz(输入信号速率为70MSPS)。NCO的无虚假信号动态范围(SFDR)大于115dB。桶形移位寄存器可提供介于2 -45到2 -14之间的增益以防止CIC的溢出。CIC滤波器的级数介于1到5级之间并且是可编程,同时,CIC的抽取因子也是可编程的,第5级的抽取因子为5到 512,第4级的抽取因子为4至2048,第3级的抽取因子为4到32768,第1级和第二级的抽取因子为4到65536。

每个通道的后端部分包括有FIR处理模块,AGC和直角坐标到极坐标转换器,FIR处理模块是一个灵活的滤波器计算机,它可用于单一或一组串行抽取的滤波,单一滤波器的阶数可达256阶,一级串行抽取滤波器的总阶数可达384阶。滤波器计算机支持像抽取、重采样、内插等各种类型的滤波器。可编程的数字滤波器系数的宽度为22-bit,ROM中提供析此系数可用于几种半带滤波器响应或重采样器。而AGC部分则可提供增益高达96dB的固定或自动增益控制。自动增益控制具有两种设置模式和两级环增益。AGC环使用的直角坐标到极坐标的转换器输出也可以用于AM或FM解调。

HSP50216支持定点和浮点并行输入模式,其输出结果可在4-bit定点到32-bit浮点中选取,并可处理器接口进行编程。另外,所有被同步通道输出数据可都通过微处理器接口来读取。

HSP50216各引脚功能如下:

VCC:3。3V电源电压端;

GND:电源地;

A(15:0),B(15:0),C(15:0):分别为并行数据输入总线A、B和C。当EAIN为低时,在时钟的上升沿采样。

D15~D0:并行数据输入端。从D15~D0,每连续四个端口一组共四组可分别作为调谐器通道A、B、C、D的载偿输入COF、载频补偿同步输入COFSync、重采样频率补偿输入SOF和其同步输入SOFSync端;

ENIA~ENID:分别为并行数据输入总线A、B、C、D的输入使能端,低电平有效;

CLK:输入时钟;

SYNCI/CO:分别为同步输入/输出信号;

RESET:复位端;

SD1A~D:分别为串行数据输出1的A~D;

SD2A~D:分别为串行数据输出2的A~D;

SCLK:串行输出时钟;

SYCNA~D:分别为串行数据输出1的A~D同步信号;

P(15:0):微处理器接口数据总线;

ADD(2:0):微处理器接口地址总线;

WR或DSTRB:微处理器接口写或数据选通信号;

RD或RD/WR:微处理器接口读信号;

ΜPMODE:微处理器接口模式控制;

CE:微处理器接口片选;

INTRPT:微处理器中断信号。

3 HSP50216在软件无线电中的应用

HSP50216 的最大特点是通过灵活的编程获得多样性的功能,可用于各种用途的电子信息接收系统,特别是用于多通道的软件无线电接收机。图2给出了一个实用的四通道软件无线电接收机的应用系统框图。该软件无线电接收机的硬件结构分为两部分,即从射频到中频的模拟部分和AD之后的数字部分。当电台在接收时,射频信号首先经过前端的接收和混频器后被转换到固定的中频,其中本地的载波频率相位以及有关的滤波器特性可由DSP来设定调整,以便适用不同的通信系统。每个通道的模拟中频信号通过A/D转换器AD9042后变为数字信号,然后再把每个通道的数字的数字信号送给HSP50216以将数字信号的载波频率进一步降低,并对输入信号进行抽取,因为这样可在允许的限度内减少信号数据的数量,便于被后面的DSP处理模块进行处理。由于运算量较大,可选用两片或更多浮点数据信号处理器TMS320C40进行各种处理,如信号检测、数字滤波、放大、解调和协议控制等。解调后的数字信号经D/A转换器AD9712B转换成模拟信号,这样即可完成电台的接收功能。

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BAL99L 70 V开关二极管

信息开关二极管专为高速开关应用而设计。该器件采用SOT-23表面贴装封装,非常适合自动插入。 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图
发表于 04-18 19:13 28次 阅读
BAL99L 70 V开关二极管

A5191HRT 工业HART协议调制解调器

信息 A5191HRT是一款单芯片CMOS调制解调器,适用于高速公路可寻址远程传感器(HART)现场仪表和主机。调制解调器和一些外部无源组件提供满足HART物理层要求所需的所有功能,包括调制,解调,接收滤波,载波检测和发送信号整形。 A5191HRT与SYM20C15引脚兼容。有关引脚与SYM20C15兼容性的详细信息,请参见引脚说明和功能描述部分。 A5191HRT使用每秒1200位的相位连续频移键控(FSK)。为了节省功率,接收电路在发送操作期间被禁用,反之亦然。这提供了HART通信中使用的半双工操作。 低功耗 Bell 202移位频率为1200 Hz和2200 Hz 单芯片,半 - 双工1200比特FSK调制解调器 发送信号波形整形 接收带通滤波器 满足HART物理层要求 CMOS兼容 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 19:13 20次 阅读
A5191HRT 工业HART协议调制解调器

CAT25128 128-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25128是一个128 kb串行CMOS EEPROM器件,内部组织为16kx8位。它具有64字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()输入启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。 输入可用于暂停与CAT25128设备的任何串行通信。该器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。片上ECC(纠错码)使该器件适用于高可靠性应用。适用于新产品(Rev. E) ) 20 MHz SPI兼容 1.8 V至5.5 V操作 硬件和软件保护 低功耗CMOS技术 SPI模式(0,0和1,1) 工业和扩展温度范围 自定时写周期 64字节页写缓冲区 块写保护 - 保护1 / 4,1 / 2或全部EEPROM阵列 1,000,000编程/擦除周期 100年数据保留< / li> 8引脚PDIP,SOIC,TSSOP和8焊盘TDFN,UDFN封装 此器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准 具有永久写保护的附加标识页...
发表于 04-18 19:13 22次 阅读
CAT25128 128-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

CAT25256 256-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25256是一个256 kb串行CMOS EEPROM器件,内部组织为32kx8位。它具有64字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()输入启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。输入可用于暂停与CAT25256设备的任何串行通信。该器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。片上ECC(纠错码)使该器件适用于高可靠性应用。适用于新产品(Rev. E) ) 20 MHz(5 V)SPI兼容 1.8 V至5.5 V电源电压范围 SPI模式(0,0)和(1,1) ) 64字节页面写缓冲区 具有永久写保护的附加标识页(新产品) 自定时写周期 硬件和软件保护 100年数据保留 1,000,000编程/擦除周期 低功耗CMOS技术 块写保护< / li> - 保护1 / 4,1 / 2或整个EEPROM阵列 工业和扩展温度范围 8引脚PDIP,SOIC,TSSOP和8焊盘UDFN和TDFN封装 此器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...
发表于 04-18 19:13 26次 阅读
CAT25256 256-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

CAT25040 4-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25040是一个4-kb SPI串行CMOS EEPROM器件,内部组织为512x8位。安森美半导体先进的CMOS技术大大降低了器件的功耗要求。它具有16字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。 输入可用于暂停与CAT25040设备的任何串行通信。该器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。 20 MHz(5 V)SPI兼容 1.8 V至5.5 V电源电压范围 SPI模式(0,0和1,1) 16字节页面写入缓冲区 自定时写入周期 硬件和软件保护 块写保护 - 保护1 / 4,1 / 2或整个EEPROM阵列 低功耗CMOS技术 1,000,000编程/擦除周期 100年数据保留 工业和扩展温度范围 PDIP,SOIC,TSSOP 8引脚和TDFN,UDFN 8焊盘封装 这些器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...
发表于 04-18 19:13 22次 阅读
CAT25040 4-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

CAT25160 16-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25080 / 25160是8-kb / 16-kb串行CMOS EEPROM器件,内部组织为1024x8 / 2048x8位。它们具有32字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()输入启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。 输入可用于暂停与CAT25080 / 25160设备的任何串行通信。这些器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。 10 MHz SPI兼容 1.8 V至5.5 V电源电压范围 SPI模式(0,0和1,1) 32字节页写缓冲区 自定时写周期 硬件和软件保护 块写保护 - 保护1 / 4,1 / 2或全部EEPROM阵列 低功耗CMOS技术 1,000,000个编程/擦除周期 100年数据保留 工业和扩展温度范围 符合RoHS标准的8引脚PDIP,SOIC,TSSOP和8焊盘TDFN,UDFN封装...
发表于 04-18 19:13 28次 阅读
CAT25160 16-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

MC10EP32 3.3 V / 5.0 V ECL÷·2分频器

信息 MC10 / 100EP32是一个集成的2分频器,具有差分CLK输入。 V 引脚是内部产生的电源,仅适用于该器件。对于单端输入条件,未使用的差分输入连接到V 作为开关参考电压。 V 也可以重新连接AC耦合输入。使用时,通过0.01μF电容去耦V 和V ,并限制电流源或吸收至0.5mA。不使用时,V 应保持开路。复位引脚是异步的,并在上升沿置位。上电时,内部触发器将达到随机状态;复位允许在系统中同步多个EP32。 100系列包含温度补偿。 350ps典型传播延迟 最大频率> 4 GHz典型 PECL模式工作范围:V = 3.0 V至5.5 V V = 0 V NECL模式工作范围:V = 0 V ,其中V = -3.0 V至-5.5 V 打开输入默认状态< / li> 输入安全钳位 Q输出打开或V 无铅封装可用时默认为低电平 < / DIV>...
发表于 04-18 19:13 16次 阅读
MC10EP32 3.3 V / 5.0 V ECL÷·2分频器