[發明專利]基于FPGA和射頻捷變收發器的收發裝置及設計方法

在審

• 申請號: 201710557486.2
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107395218A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 張陽;嚴旭東;龐立華;欒英姿;吳占生
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00;H04B1/40
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司61227
• 代理人: 黃偉洪

技術領域

本發明屬于無線電技術領域，尤其涉及一種基于FPGA和射頻捷變收發器的收發裝置及設計方法。

背景技術

軟件無線電技術由于其高度的靈活性和開放性，解決了傳統通信在集成度、性能和可重復編程上的不足，在無線通信技術方面得到廣泛應用。在軟件無線電技術中，現場可編程門陣列(FPGA)由于在設計靈活、處理能力強以及可重復性編程等方面的特點，在軟件無線電的通信系統中有獨特的優勢。而AD936X是ADI公司推出的一系列高集成度的射頻收發解決方案，內部集成了模擬濾波、混頻器、數據轉換器、發射和接收通道的頻率合成器以及可編程增益、直流偏置校準等模塊，很好地實現了射頻信號的收發功能，大大縮小了射頻收發組件的設備體積。

因此，建立一套基于FPGA和射頻捷變收發器AD936X的收發裝置，設計出應用于FPGA與AD936X之間相互通信的設計方法，對于實現具備高集成度、高性能、軟件可配置等特性的無線收發系統具有非常重要的推動作用。

發明內容

本發明的目的是提供了一種基于FPGA和射頻捷變收發器的收發裝置及設計方法，以解決現在通信系統的電路結構復雜可重復編程性差等問題。

本發明是這樣實現的，一種基于FPGA和射頻捷變收發器的收發裝置，所述基于FPGA和射頻捷變收發器的收發裝置包括：

射頻捷變收發器AD936X，用于處理發送和接收的數據信息；

FPGA控制模塊，用于將配置文件通過SPI載入AD936X的對應寄存器中，其配置文件是由AD936X評估軟件按設計需求生成；用于將發送信號通過ODDR傳輸模式傳輸到AD936X中，并將經AD936X處理后的接收回波信號通過IDDR傳輸模式傳回到FPGA中。

進一步，所述AD936X集成用于實現收發器功能所必要的射頻、混合信號和數字模塊，包括了頻率合成器、混頻器、數字數據接口、模數轉換器、數模轉換器、濾波器和低噪聲放大器。

進一步，基于SPI的數據傳輸遵循一種24位格式，其中第1位表示數據傳輸方向，第2至6位表示需要傳輸的字節數，第7至16位表示傳輸數據的寫入地址，第17至24位表示將被傳輸至指定寄存器地址的數據。

本發明提供一種所述基于FPGA和射頻捷變收發器的收發裝置的設計方法，所述設計方法包括以下步驟：

步驟一，用AD936X評估軟件配置對應射頻捷變收發器的設計參數，生成相應的配置文件；

步驟二，FPGA控制模塊通過SPI與AD936X相互通信，所述FPGA控制模塊將配置文件載入AD936X的寄存器中；

步驟三，FPGA控制模塊將基帶發送信號通過ODDR傳輸模式傳輸到AD936X中，經處理后通過射頻發送通道進行發射；

步驟四，回波信號通過AD936X的射頻接收通道進行接收，經AD936X處理后，再通過IDDR傳輸模式傳回到FPGA控制模塊中做數據后處理。

進一步，所述步驟一中，確定AD936X的設計參數，采用AD936X評估軟件配置對應射頻捷變收發器的寄存器，生成相應的由控制命令組成的配置文件；所述AD936X適用于多種通信標準，包括頻分雙工和時分雙工系統；設計參數包括：基帶鎖相頻率、發送濾波、接收濾波、數字數據接口、輔助數模轉換器、輔助模數轉換器、外設接口、射頻發送頻率、射頻接收頻率、混合增益控制、基帶濾波校準、直流偏置校準、發送正交校驗。

進一步，所述步驟二中的FPGA控制模塊通過SPI與AD936X相互通信，將配置文件中的控制命令依次載入AD936X的寄存器中；通信過程包括讀和寫兩種操作，寫是指FPGA控制模塊將配置文件中的控制命令依次寫入AD936X的相應寄存器中；讀是指AD936X在配置設計參數過程中，當配置到某些鎖相環部分或校驗部分時，需等待鎖定或校驗過程完成后，才能繼續后續操作，為了判斷鎖定或校驗過程是否完成，需將這些寄存器的狀態值讀取出來；

所述AD936X寄存器的特定狀態包括：基帶鎖相環鎖定狀態、接收校驗狀態、發送校驗狀態、接收端鎖相環鎖定狀態、發送端鎖相環鎖定狀態、接收濾波器校準狀態、發送濾波器校準狀態、基帶直流偏置校準狀態、發送正交校驗狀態。

進一步，所述步驟二中FPGA控制模塊通過SPI與AD936X相互通信的具體流程包括：

(1)將AD936X配置文件存儲于FPGA控制模塊中；

(2)將AD936X配置文件的控制命令按SPI的接口格式依次載入AD936X寄存器中，并判斷數據傳輸方向；