基于AD9864的CPM遥测发射机设计

张焱 王逸凡 周丰华 蒋博男 马金鑫

摘要：本文介绍了一种基于AD9364的CPM遥测发射机的设计方案，主要包括整机的原理设计及AD9364发射链路的配置;软件采CPM调制体制EcDDS频率合成器将信号调制到中频。CPM遥测发射机最大信道速率可达30Mbps，可较好地适应未来航天遥测系统的需求。

关键词：CPM;AD9364;遥测发射机

中图分类号：V119 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）05-0128-02

0引言

随着我国航天事业的飞速发展，无线遥测数据量急剧增长，急需一款可以适应高码率且结构简单的产品，s波段CPM遥测发射机使用FPGA实现CPMN制，将信号调制为中频，之后送入AD9364对信号进行模拟混频，经上变频和功率放大后，通过天线实现无线信号的发送。

1原理设计

CPM遥测发射机分为基带处理模块、射频模块、电源模块。

基带处理模块中FPGA通过sPI控制接口，完成对AD9364的配置，然后完成基带数据生成、信道编码、波形响应及DDS合成，并将CPM信号输出至AD9364。

射频部分的主芯片为AD公司的AD 9 3 6 4，AD9364接收I、Q基带CPM信号，完成内插升速、半带滤波、DA转换、模拟滤波;内部PLL锁相生成载波信号，裂相为I、Q;IQ数据与IQ载波正交混频，实现SSB单边带调制，将DDS输出的基带CPM信号的频谱，整体搬移到载波频点。调制信号经过功率放大器、滤波器后从SMA接口输出。

电源模块主要完成遥测发射机各模块的供电。

2AD9364发射链路

本方案仅使用了AD9364的发射部分，因此仅对发射链路进行说明。射频链路内部结构如图1所示。

射频发射链路上，基带数据首先通过一个可变系数（系数可配置，最高为128）的FIR滤波器，滤除带外噪声，然后紧跟着3个系数固定的半带滤波器（仅使用了TXHB2）滤除衍生频谱;经DAC之后的模拟信号陆续通过两个模拟滤波器、混频器和衰减器输出到发送端口。本方案中，FIR、TX HBI及TX HB3未使用，TX HB2内插系数为2。

整体滤波效果如图2所示，28MHz时衰减5dB。图3为TX HB2频谱响应曲线。

3CPM调制

CPM调制的突出特点有：包络恒定、相位连续、频带利用率高和带外辐射小。CPM连续相位调制，本质上是FM频率调制。遥测发射机的输出信号的瞬时频率随基带数据波动;遥测发射机的输出信号的相位是瞬时频率在时间上的积分，是时间连续函数。

测试案例：以3.75MHz的正弦波单音调频，调制指数0.7为例，调制后信号如图4所示。

4DDS频率合成器

DDS主要由相位累加器、ROM查找表、數模转换器、低通滤波器等组成。其中，相位累加器由位宽NN的相位寄存器和全加器组成。

本方案中DDs相位查找表的地址宽度D为14bit（相位是非线性的，因此设计时地址位比数据位多2bit），M为12bit。

DDS直接频率合成器，采用频率控制字、相位累加、波形查表，能够精确便捷地合成需要的频率信号。当频率控制字随基带数据波动时，DDS输出的即是基带CPM信号。

DDs波形查表时，同时查找I（Cosine）、Q（sine）数据;载波信号90°裂相，输出I、Q载波;IQ数据与IQ载波正交混频，实NSSB单边带调制，将DDS输出的基带CPM信号的频谱，整体搬移到载波频点。

5结语

本文主要介绍了CPM遥测发射机的设计原理及CPM调制方法，为工程实现提供了具体的方案。CPM遥测发射机使用FPGA内部产生的数据，经CPM调制之后，送/kAD9364对信号进行模拟混频，经上变频和功率放大后，通过天线实现无线信号的发送。