综合基带全数字测试信号源

研制了70 MHz综合基带设备全数字测试信号源，能够输出遥测、数传和时频信号，并且具有通过PCI总线获取数据和接受计算机监控的能力。以数传QPSK信号为例，讨论了测试信号源的实现方法,并给出了仿真与测试结果。研究表明，已达到各项技术指标。
关 键 词 测试信号源; 差分四相移相键控; 直接数字频率合成; 中频数字化

70 MHz综合基带设备测试信号源
综合基带设备遥测终端自检测试信号源能输出遥测、数传和时频信号，并且具有通过PCI总线获取数据和接受计算机监控的能力。遥测信号包括编码遥测信号和模拟遥测信号。编码遥测信号采用二相移相键控(Biphase Shift Keying, BPSK)调制，模拟遥测信号采用多进制频移键控(Multi-Frequency Shift Keying, MFSK)调制。码速率、码型和副载波频率可变的BPSK信号和MFSK信号分别对70 MHz的载波进行数字调相。数传信号有四相移相键控(Quarter Phase Shift Keying, QPSK)和BPSK两种调制方式，其码速率可变。数传信号的载波频率为70 MHz。时频信号包括ASCII表达的时间码、参考频率、各种采样信号和秒始信号。
测试信号源的主要组成有：晶振源(50 MHz)、副载频产生、码速率产生、信息码存储、码型变换、副载波调制、载波调制、数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)控制以及先进先出(First In First Out, FIFO)总线接口等。其结构框图如图1所示。晶振的输出经直接数字频率合成(Direct Digital Synthesizer, DDS)产生副载波频率和码速率。模拟器输入的信息码采取可预置方式，可由键盘选择信息码，为检查设备性能提供了很大的灵活性。信息码通过FIFO总线接口由监控单元键盘置入通过信息处理单元送来，再由DSP从总线接口调入信息存储器中，存储器应有足够大的容量，能存储一个格式的数据。由码钟推动地址变化使信息从存储器一一送出，经并串转换变成串行码。经过码型变换(码型种类可以预置)，然后对副载波进行BPSK、QPSK、MFSK调制。调制器采用数模变换方式，在调制器的正弦(SIN)表地址中存有10位的数字正弦波，信息码用来改变SIN表的高位地址，使正弦波的相位发生变化，完成PSK调制。D/A变换器输出的模拟正弦波经带通滤波器滤除数字波纹后再经适当衰减输出。输出端有与噪声源的相加器和接口，用以检查设备的噪声性能。

为检查遥测单元的帧同步性能及误帧率，可在模拟器输出的遥测帧同步头中加入一定数量的错码，错码数量和频度可控。为使错码控制灵活，可由监控单元软件在产生遥测信息码时加入错码，再下载给测试信号源。为能测试误码率等指标，测试信号源设置了噪声源。

数传QPSK信号源的工程实现
根据工程项目需要，结合可变速率和中频数字化的特点，从工程入手，设计出以现场可编程门阵列FPGA(EP2A15)、DSP(VC33)、D/A(AD9751)为硬件平台，以QUARTUSⅡ为开发软件的通用性70 MHz综合基带设备全数字可变速率测试信号源。

功率谱分析及仿真与测试结果
3.1 QPSK信号的功率谱密度分析[1]
QPSK信号利用载波的4种不同相位(或相位差)来表征数字信息的调制方式。和BPSK一样，QPSK也可分为绝对移相和相对移相。