玲 蓝 天 来源：《电子技术应用》

     摘要：提出了一种基于fpga的数字式频分多路遥测系统副载波解调器的设计方案。详细论述了如何利用fpga的特点来解决多路调频信号的解调问题。这种解调器容易和计算机相结合形成数字式fm-fm遥测数据处理系统，以适应现代遥测技术的发展需要。

     关键词：fpga

     遥测 时分复用 解调器

     随着大规模集成电路技术和微型计算机技术的飞速发展，计算机化已经成为遥测技术发展的方向和特征。传统的模拟式频分多路遥测系统已越来越无法适应现代遥测技术的发展。因为它具以下致命的缺点：（1）解调输出的模拟信号无法直接供计算机处理和分析；（2）系统参数一旦设定，就无法改变，系统灵活性差。为了克服以上缺点，有必要对模拟式频分多路遥测系统进行根本性的变革，研制新型的数字式频分多路副载波解调器。

     幸运的是，数字信号处理技术和大规模集成电路技术的迅猛发展，为我们设计数字式频分多路副载波解调器提供了新思路和新方法。近几年来，现场可编程门阵列（fpga）因其具有集成度高、处理速度快以及执行效率高等优点[1]，在数字系统的设计中得到了广泛应用。本文所提及的数字式频分多路副载波解调器就是利用fpga技术来实现的。

     1 总体设计方案

     设计的数字式频分多路遥测系统副载波解调器是itig-cbw-e标准的，即通道中心频率分别为128、256、384、512、640和768khz，频偏为32khz，调制信号频率范围为100hz～25khz。

     1.1 系统组成

     该数字式频分多路副载波解调器应用了数字信号处理技术和频谱搬移的思想，先将模拟调频信号数字化，再对其进行数字式解调。解调后输出的是数字信号，可以直接供数字化设备进行存储和分析。另外，也可将该数字信号进行模拟重建，恢复出原始模拟信号。其组成框图如图1所示。

     由图1可见，数字式频分多路载波解调器主要由模拟前端、数字解调器和模拟重建部分第三部分构成。其中，模拟前端包括acc电路、抗混迭滤波器及a/d变换器。

     模拟前端作为模拟部分和数字部分的接口电路，主要完成多路调频信号的预处理和a/d变换。模拟重建部分包括d/a变换器和平滑滤波器。它将解调后的数字信号转换成模拟信号。并放大到所需电平。

     数字解调器是系统的核心。它由数字式分路滤波器、数字式鉴频器以及数字式低通滤波器三部分构成。它将完成多路调频信号的分路滤波和解调任务。图2给出了单路数字式解调器的数学模型。

     由图2可以看出，我们并没有采用数字式锁相环，而是采用数字信号处理（dsp）算法来实现解调。这种方案更适合用fpga来实现。

     1.2 硬件电路设计

     为了便于调试，在进行硬件电路设计时，将数字解调器、a/d及d/a三部分分别放在不同的电路板上，通过双排插头进行连接。a/d变换器是依据数字解调器的采样频率和数据宽度进行选择的。因数字解调器的采样频率为2.56khz，数据位宽为8位，故选择了易于调试的8位高速模/数转换器tlc5510。d/a变换器选用了maxim公司的mx7545。而数字解调器选用了altera公司的flex10k系列器件。利用max+plusⅱ进行硬件仿真时，单路数字解调器共需三块flex10k50，且其利用率可达75%以上。若重复采用相同的方法进行多路信号的解调，必须会使硬件资源成倍增加。显然，这是不经济和不可行的。因此，如何在不增加或少增加系统硬件规模的前提下，完成对多路信号的解调，则成为设计过程中要着重解决的关键问题。

     2 关键技术

     为了在尽可能节省系统资源的前提下，完成多路信号的解调任务，采用了时分复用的方法。利用fpga实现数字式解调器，具备了时分复用的条件。

     一方面，采用的fpga其处理数据的速度可达100msps，而本系统采样率为2.56mhz，即要求处理速度为2.56msps，所以从理论上说，利用它同时处理30路