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如何使用DPS（软件无线电开发套件）搭建FM收音机链路并完成业务演示
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xuxuemingdw
最后登陆时间：2016-07-05 15:04:26 |
本帖就使用DPS搭建一个收音机链路，来为大家讲解如何开始一个链路的搭建。在开始搭建一个链路前，首先要做的是对链路原理的分析和仿真验证。 
天线接收到信号后，经过射频板卡的处理，通过相应的接口将信号送至信号处理模块处理，最后再通过一些接口送至相应的信息终端播放。
这里我们需要弄明白的就是信号处理单元的流程：
使用ADC将射频端送入的信号转换为数字信号，然后经过下变频，抽取滤波，FM解调输出的就是语音信号了。
二、参数仿真
看懂了算法原理，我们开始一个设计还需要对算法中的参数进行仿真验证：
仿真出需要的参数后，我们就可以开始搭建链路了。
对于原理的具体讲解，请查询各种资料吧，本帖就主要讲解收音机链路的搭建。
三、链路搭建
根据收音机原理图，我们知道，射频模块输出的信号，需要通过接口送至信号处理单元，所以，我们需要使用一个ADC板卡，将射频信号采集到FPGA中处理。
这里我们使用成都定为电子技术有限公司研发的FMC202射频板卡，他是一个输出零中频的2发2收的射频板卡，这里我们只需要使用它来接收一路信号即可，因此完全满足我们的需求。
我先给出完整的收音机链路截图，后面再为大家详细讲解每个模块：
1、fmc202接口
FMC202为0中频射频板卡，硬件中集成了下变频至基带和滤波部分。因此，FMC202的RX输出为基带的I/Q信号，并且有2路IQ（因为是2发2收），这里我们只使用了FMC202的一个接收端，因此另一个接收端是空着的。这里我们设置FMC202基带信号的频率为12.8MHZ，也就是说从FMC202模块输出的数据的速率为12.8MHZ。
2、变频
根据收音机原理，我们应该先做的是变频，但是我们的FMC202射频板卡输出就是零中频信号，因此，就不需要我们再做变频操作。
3、抽取滤波
由于语音信号的频率在几十K级，所以，我们在这里需要做低通滤波以及抽取滤波，打开50_down_samples这个模块如下图：
可以看见，这里面总共有6个滤波器，上下两行滤波器分别对I、Q两路进行滤波
3.1、第一级抽取滤波器
我们先看第一个滤波器，是一个截止频率为700K，带宽200K，5倍抽取的低通滤波器，其参数截图如下：
3.2、第二级抽取滤波器
截止频率为320K，带宽为200K，5倍抽取的低通滤波器，其参数截图如下：
是一个截止频率为200K，带宽为180K，2倍抽取的低通滤波器，其参数截图如下：
3.4、论证
我们的信号速率从12.8MHZ变为12.8M/50=256K。我们从这里可以看出来：
可以发现，红色代表的速率为7.8125e-08S=1/7.8125e-08HZ=12.8MHZ，50_down_samples模块输出连线为淡蓝色代表的速率为3.9063e-06S=1/3.9063e-06HZ=256KHZ。256KHZ的采样速率已经完全足够语音信号的带宽。
4、fm解调
下面就开始对着256KHZ的语音信号进行FM解调，打开FM_demod模块：
实际就相当于求模运算。
5、声道划分
和信号部分DownSample_LPF模块的截图如下：
这是一个截止频率为18KHZ，带宽为14KHZ的低通滤波器，其参数设置截图：
在上图中可以发现，滤波器输出有个Down Sample1模块，完成了数据速率的4倍下采样，其参数设置截图：
5.2、差信号部分
我们再看差信号的部分，L_R模块：
将语音信号经过一个滤波器后变频输出至后一个滤波器，我们先看第一个滤波器，其参数截图如下：
这个滤波器是一个截止频率为38KHZ，带宽为30KHZ的高通滤波器，这样就取出了语音信号的高音部分。下面是一个DDS模块，输出了一路正弦信号，其参数截图如下：
DDS的输出频率为38KHZ。将DDS输出的信号和高通滤波器输出的信号做乘法运算，也就说明，将滤波器输出的差信号部分的频率搬移到了基带。
然后将输出的信号经过低通滤波器和Down Sample1模块，把速率降为64K的信号，这部分和前边和信号部分一致，就不再讲述了。
6、数据上传PC
最后，我们需要将这64K的左右两声道的信号传输到PC上来播放，模块DataToPC的截图如下：
7、生成bit
这里面就完成将输入的语音信号通过UDP接口上传至PC端来实时播放，里面使用了FIFO缓存数据，当数据达到了一个UDP数据包的长度后，就输出至UDP接口，用户只需要使输入UDP端口的数据满足该协议即可。具体操作就不再讲述。
搭建好链路后，我们开始生成bit文件，如下图所示：
设置好生成bit的路径和芯片信号，由于我们使用了FMC202板卡，为了保证数据和时钟对齐，我们使用ADC时钟，即FMC202板卡上的ADC的时钟。点击Generate生成bit。我们的示例中有一个生成给U2的bit。
四、bit下载与配置
1、bit下载与射频配置
生成bit后，准备好硬件平台，连接好天线，加载bit至所生成的板卡中，然后开始配置FMC202的射频频点，打开FMC202的配置界面，如下如所示：
这里的接收频点，可以根据当地的广播信号频率来设置，截图中设置的是95.5M，接收带宽设置为2M，开启AGC使能，只使用了FMC202的接收2通道，所以，我们只选择RX2使能。这里的基带采样率就是我们链路中FMC202 RX模块上设置的那个速率。设置好IP和FPGA后，即可点击初始化->配置，如果配置失败，请确认bit文件是否下载正确，或者重新配置。
2、业务传输
在DPS的业务传输界面里，点击设置，由于我们的链路中DataToPC模块里面使用的是UDP传输方式，所以在设置里面选择UDP，我们的语音速率为64KHZ，左右声道，因此选择语音速率为64KHZ，立体声。截图如下：
设置好了以后，点击返回->电台通信->接收，即可听见你所配置的广播信号，如果听见的效果不好，可以试着移动天线的位置。
安装新版DPS2.0软件后，即可打开附件中的链路，附件中bit支持U2平台的xc7k325t-2ffg676芯片，用户可以直接下载。
关键词：无线通信 软件无线电 收音机链路 DPS Vava |
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