船载卫星天线中AGC参考信号的提取方法

2010-08-09田成浩闫英敏靳英卫

电视技术 2010年12期

关键词：解调器寄存器电平

田成浩，闫英敏，靳英卫

（军械工程学院，河北石家庄 050003）

责任编辑:孙卓

1 引言

船载卫星天线系统中，在卫星天线粗对准目标卫星以及在采用相应跟踪体制搜索信号最大点时，需要一个能反映对准目标卫星及收到卫星信号强弱的参考信号，最常用的方法是利用AGC参考信号来反映卫星接收信号的强弱。

数字卫星电视接收机通常在QPSK解调器中设置2个AGC电路[1-2]。主AGC（AGC1）与器件外围的RC滤波电路组成宽带AGC电路，产生脉宽调制输出信号，控制调谐器的增益，确保当输入信号在较大范围内变化时，输出信号相对稳定，使之满足A/D转换所需的信号电平；信号AGC（AGC2）为数字窄带AGC，其作用是完成数字带宽的功率优化，通过相关软件编程，将AGC的时间常数用微码进行读写，其值反映有用频道内信号的功率映射，可以用来反映接收到的卫星信号强弱，并且信号没有经过复杂的处理流程，因此响应速度比较快，基本上可以用来作为天线自动跟踪参考信号。但是由于信号AGC2没有经过处理和优化，精度和速度都不是很好，同时由于接收机与天线控制器不是一体的，若直接从数字接收机中引出主AGC1，硬件设置比较麻烦，还有可能影响接收机的接收效果。

笔者采用夏普公司的BS2F7HZ0194一体化调谐解调器，以TMS320F2812为控制器，设计专用的AGC电平提取模块提取AGC1信号。

2 硬件设计

AGC电平信号提取模块的硬件电路由BS2F7HZ0194，TMS320F2812 DSP及外围电路组成。在分析模块硬件组成的基础上重点分析模块的硬件电路及工作原理，AGC电平提取模块的硬件电路框图如图1所示。

图1 AGC电平提取模块的硬件电路框图

AGC电平提取模块的输入信号为天馈系统传递过来的第一中频RF信号，输出信号为AGC电平信号。BS2F7HZ0194依据控制器 TMS320F2812（TMS320F2812通过并口读取天线控制器发送的写频率）通过I2C总线接口传递过来的卫星频道参数和AGC可编程阈值，将输入的第一中频RF信号调谐处理，BS2F7HZ0194即可输出模拟量的AGC电平信号，经过低通滤波电路后，再通过AD7865数字化后供天线控制器使用。

3 软件设计

AGC电平提取模块工作时，控制器TMS320F2812首先完成初始化（由于控制器与STV0299通信是基于I2C协议，初始化中用DSP的2个通用端口构建I2C总线），然后，BS2F7HZ0194依据I2C总线接口传递过来的卫星频道参数和AGC可编程阈值，将输入的第一中频RF信号调谐处理，便可得到需要的AGC电平信号。

在AGC电平信号提取模块中，控制器TMS320F2812通过I2C总线控制STV0299。调谐时，STV0299根据控制器所给的频道参数，通过I2C总线送到PLL的VCO电路，作为PLL电路的分频比，使VCO产生与输入频率成整数倍的信号。该信号随频道参数的改变而变化，从而控制变频器将输入的卫星信号转成第二中频信号。调谐输出端有一个90°移相器，用来将中频放大器输出的中频信号分成2个相位相差90°的中频信号，即I和Q信号[3]。进入STV0299解调器I/Q信号的模数与一个可编程阈值（可在AGC1寄存器中设定）进行比较，其差值经积分后，变换成一个脉冲密度调制信号去驱动AGC输出，由此产生了所需的AGC信号。

由于IX2410调谐芯片的I2C总线是和STV0299解调器的I2CRPT寄存器的管脚相连的，实现时只是按照I2C的协议标准，在I2CRPT寄存器管脚上，模拟了SCL和SDA的时序发送，而I2C寄存器管脚上的具体值则有标准的I2C配置写入，即控制器TMS320F2812通过I2C总线写入，因此对IX2410调谐芯片的PLL电路的操作转变成了对STV0299 I2CRPT寄存器的操作。

因此，控制器TMS320F2812通过I2C总线操作STV0299的I2CRPT寄存器和AGC1寄存器，可成功提取出所需的AGC信号。

1）I2CRPT寄存器的配置

对I2CRPT寄存器的配置首先是设定其工作模式，依次向I2CRPT寄存器中写入IX2410调谐芯片所需的配置信息。

（1）I2CRPT寄存器工作模式的设定

I2CRPT寄存器可以设定成两种工作模式，选用I2C Repeater模式来控制PLL电路，由于每次只能对I2CRPT寄存器设定一个值，所以为了模拟I2C协议，每次需要改变时钟脚或数据脚时，都必须重新配置STV0299的I2CRPT。

（2）IX2410调谐芯片配置信息

IX2410调谐芯片需要配置的信息有频率字、泵电荷值、参考分频比、VCO选择位、低通滤波器选择位、测试模式、参考频率输出使能位。

通过I2CRPT寄存器向IX2410调谐芯片写配置信息按照图2流程。配置信息有3个循环，那么在写IX2410配置信息时，在每个循环开始时，必须重新配置STV0299的I2CRPT，即将STV0299的I2CRPT工作模式设定为I2C Repeater模式。

图2 写配置信息流程

2）AGC1寄存器的配置

I/Q输入信号的模数与可编程阈值进行比较，其差值经积分后，该信号变换成一个脉冲密度调制信号去驱动AGC输出。可编程阈值的设置比较简单，也就是对STV0299内的AGC1寄存器通过I2C进行操作。

4 试验与结果分析

在试验中，采用普通接收机接收亚太5号卫星（经度138°）上的长城卫星电视平台（下行频率为12537 MHz、符号率为41250 ksymbol/s、垂直极化），测得AGC模拟量的输出范围为0.986～3.666 V，再经过AD7865数字化后，其电视屏幕信号强度与AD输出值如表1所示。

表1 屏幕信号强度与AD转换值的对应关系

在试验过程中，屏幕显示信号强度与AGC信号AD转换值有时不是成一定的对应关系，经检查发现是向IX2410调谐芯片写配置信息时，对各位的配置没有完全按照图2所示流程进行配置，经过调整，即可得到表1所示对应关系，AGC信号强度能如实反映卫星电视接收机接收信号强弱，并且由于AGC模块与接收机是独立的，在采集AGC信号时，完全不会影响接收机的接收效果。