通信信号模拟器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信号模拟器，具体涉及基于FPGA和DAC的通信信号模拟器。
【背景技术】
[0002]在一些系统(如现代雷达系统、手机通讯系统、卫星通讯系统)的研制和调试过程中，对被研制对象的性能和指标测试是一个重要的环节。传统做法采用试验样机在外场环境下进行实际研制，使得验证阶段的费用大大提高。产品设计定型时间随之延长。专用通信信号模拟器可一定程度上满足室内复杂环境综合仿真系统的需求，以减少外场试验的时间和内容，缩短产品的研制周期。在这个环节中，利用模拟目标信号的方式与外场实测相比具有花费少、可重复和灵活性高的优势。一般的信号模拟器系统中包括三大功能模块:数据产生模块、信号回放模块、控制模块，可提供各类信号的调制波形，控制射频频率，控制输出信号的功率，根据用户指定的信号类型、脉宽、重复周期、射频频率等参数，控制模拟器的各个相关部分，输出满足要求的信号。
[0003]目前，通信信号模拟器大部分采用DSP系列器件作为高性能数字信号处理系统中的关键部件，且在数模转换芯片选型中多选用自带DDS(直接数字频率合成技术)功能芯片，如:AD9854、AD9956和AD9912等。这类芯片虽然使用方便，开发过程较为简单，但是数据转换数率一般只有数百兆数据转换率每秒，达不到数字调制信号实用频率要求。而且DSP的可编程性能相比FPGA较为简单，可实现的直接数字频率合成技术功能较为单一固定，且太过依赖数模转换芯片功能。而数模转换芯片虽然功能强大、使用方便，但技术均由国外公司掌握，芯片价格偏贵，在国防科技方面应用受限，因此开发一款具备自主知识产权的通信信号模拟器有着迫切的应用需求以及应用意义。
【发明内容】
[0004]本发明是为了解决现有通信信号模拟器的数据转换数率低、数字频率合成技术功能单一问题，从而提供通信信号模拟器。
[0005]通信信号模拟器，包括面板、控制模块、信号产生模块和电源模块；
[0006]面板内嵌入触摸屏模块，面板上还设置有开关键、复位键、SMA接口一和SMA接口二;电源模块为面板、控制模块、信号产生模块供电；
[0007]触摸屏模块的输出端连接控制模块的参数信号输入端，触摸屏模块的显示信号输入端连接控制模块的显示信号输出端，控制模块的控制信号输出端连接信号产生模块的控制信号输入端，信号产生模块的输出端一和输出端二分别连接面板的SMA接口一和SMA接口-* *
[0008]信号产生模块包括FPGA、电源、DDR2、两片高速DAC芯片和时钟模块；
[0009]电源的输入端连接电源模块的输出端，电源为FPGA供电，DDR2连接FPGA的存取数据端，FPGA的输入端作为信号产生模块的控制信号输入端，FPGA的两个通信端分别连接两片高速DAC芯片的通信端，两片高速DAC芯片的输出端分别作为信号产生模块的输出端一和输出端二;时钟模块同时连接两片高速DAC芯片的时钟信号端。
[0010]由于我国目前航空、航天电子系统中，各种接口传输协议均有应用，如RS-422协议和RS-485协议的设备在大量使用，因此，与这些协议相关的设备必须与通信信号模拟器有良好的人机交互接口。作为一台独立的信号模拟器，主要作为测试设备供大型外场设备进行相关功能测试时使用，因此，其适用性、通用性也是设计、开发和研制专用通信信号模拟器时应考虑的重点。
[0011]基于FPGA和DAC产生通信信号在信号模拟等方面有着巨大的开发潜能，高速数模转换芯片的数据转换数率可达数千兆，满足通信信号模拟器基本要求。采用上述调制技术对被研制系统和环境进行模拟，可重复性高，能多次模拟同一情况下被研制系统的性能，便于分析。且选用FPGA，可扩展多种常用人机接口，如1^8、千兆以太网、1?232、1?485工?(:1、PXIE等等，均较为容易实现，方便使用者对通信信号模拟器的载波信号参量自主定义。利用软件灵活设置参数以及良好人机界面不仅实现信号调制方式多样化，对于不同信号间切换及输出也更为方便，一定程度上也降低了信号传输误码率，方便在硬件基础上进行软件升级，便于工控计算机的更新换代。
[0012]本发明所述的通信信号模拟器，触摸屏模块内嵌入上位机软件，在触摸屏模块设置波形的参数，再由控制模块产生相应控制命令字传输给信号产生模块，信号产生模块输出所需信号。本发明可产生的数字调制信号包括传统的幅移键控调制(ASK)、频移键控调制(FSK)、二进制相移键控调制(BPSK)、正交相移键控调制(QPSK)、正交幅度调制(QAM)以及近期发展起来的正交频分复用调制(OFDM)信号，并可以针对传输条件有目的地选择载波频率;同时，也可以产生脉冲信号，对以雷达信号为主的脉冲信号，即线性调频信号、调频信号等可根据需求选定特征参数。本发明采用高速DAC芯片，数据转换数率高。
【附图说明】
[0013]图1是【具体实施方式】一所述的通信信号模拟器的结构示意图。
[0014]图2是【具体实施方式】一中的信号产生模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:参照图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的通信信号模拟器，包括面板1、控制模块2、信号产生模块3和电源模块4;面板I内嵌入触摸屏模块5，面板I上还设置有开关键、复位键、SMA接口一和SMA接口二；
[0016]电源模块4为面板1、控制模块2、信号产生模块3供电；
[0017]触摸屏模块5的输出端连接控制模块2的参数信号输入端，触摸屏模块5的显示信号输入端连接控制模块2的显示信号输出端，控制模块2的控制信号输出端连接信号产生模块3的控制信号输入端，信号产生模块3的输出端一和输出端二分别连接面板I的SMA接口一和SMA接口二；
[0018]信号产生模块3包括FPGA、电源、DDR2、两片高速DAC芯片和时钟模块；
[0019]电源的输入端连接电源模块4的输出端，电源为FPGA供电，DDR2连接FPGA的存取数据端，FPGA的输入端作为信号产生模块3的控制信号输入端，FPGA的两个通信端分别连接两片高速DAC芯片的通信端，两片高速DAC芯片的输出端分别作为信号产生模块3的输出端一和输出端二;时钟模块同时连接两片高速DAC芯片的时钟信号端。
[0020]信号产生模块3设有USB接口、千兆以太网接口和RS232接口，信号产生模块3通过USB接口、千兆以太网接口或RS232接口与控制模块2连接;信号产生模块3内还嵌入有SD卡；触摸屏模块5可设置工作状态、复位与否、产生信号的参数以及产生信号是否加延迟等，触摸屏模块5输出的上述上位机指令通过控制模块2再传输至信号产生模块3中FPGA内部的相应状态寄存器中，通过对状态寄存器实时轮询检测和触发检测实现对产生信号的实时更新。
[0021]控制模块2中软件设计主要是根据触摸屏模块5的配置，控制信号产生模块3实现产生所需信号的功能;实现USB协议、RS-232以及千兆以太网接口的功能;根据触摸屏模块5的配置，收发指定的命令和数据，控制模块2向触摸屏模块5发送信号产生模块3的状态。
[0022]触摸屏模块5显示所产生的通信信号的信息及信号输出波形。面板I上设置有USB接口、RS232接口和千兆以太网接口，控制模块2设有USB接口、千兆以太网接口、CAN总线接口和RS232接口 ；通过面板I上的USB接口、RS232接口或千兆以太网接口将软件程序写入触摸屏模块5和控制模块2，也可通过控制模块2的USB接口、千兆以太网接口或RS232接口写入控制模块2的软件程序。用户可以自己编写相应接口驱动，开发不同软件平台需求的上位机，满足不同场合中通信信号需求。
[0023]所述模拟器的工作过程如下:
[0024]首先通过触摸屏模块5对通信信号模拟器进行配置，根据产生信号需求，设置输出信号参数，包括输出信号模式、调制方式、载波频率、调制信号中心频率、基带信号频率及基带信号码元等。
[0025]设置完成后，相应配置信息通过触摸屏模块5经控制模块2写入到信号产生模块3的相