جيانغ أورينتال 1،2، 1،2 القانون العصر، والشمس Xiyan 1،2

(1. كلية الاتصالات وجامعة قويلين للتكنولوجيا الالكترونية، قويلين 541004، الصين؛ 2. قوانغشى مفتاح مختبر الدقة تقنية الملاحة والتطبيقات، قويلين، قوانغشى 541004)

لمتعدد الأوضاع متعددة تردد إشارة القمر الصناعي محاكاة تصميم صعوبة عالية، كبير موارد الأجهزة الاحتلال، ولتوفير نقل متعدد متن بطريقة متزامنة لتوليد تصميم إشارات الملاحة عبر الأقمار الصناعية. هذا المخطط FPGA + DSP باعتبارها النواة، ويدمج عالية السرعة D / A التحويل وRF الدائرة upconversion، ومخطط تفصيلي تصميم وإشارة التزامن النقل وتنفيذه. عن طريق المشاركة في تحديد مكان تظهر نتائج الاختبار أن المخطط أن تقلل بشكل فعال الخطأ والفروق الفردية في النظام الأساسي الأجهزة لجعل رقائق لتحقيق جيل إشارة التزامن، مرونة التصميم وموثوقة ومستقرة، متعدد نظام التكلفة المنخفضة للمتعددة تردد إشارة القمر الصناعي محاكاة دراسة له أهمية كبيرة.

CLC: TN965.7 + 4

كود الوثيقة: A

DOI: 10.16157 / j.issn.0258-7998.2017.07.018

شكل الاقتباس الصيني: البحوث وتنفيذ جيانغ الشرقية، عصر القانون، والشمس Xiyan متعددة بطاقة متعددة وضع إشارة القمر الصناعي محاكاة التكنولوجيا الالكترونية، 2017،43 (7): 70-73.

الإنجليزية شكل الاقتباس: جيانغ دونغ فانغ، جي Yuanfa، الشمس Xiyan. البحوث وتنفيذ بطاقة متعددة متعددة وضع إشارة القمر الصناعي محاكاة .Application من تقنيات الالكترونية، 2017،43 (7): 70-73.

0 مقدمة

مع التطور السريع للأنظمة الملاحة العالمية ومجموعة واسعة من التطبيقات، لإشارة للملاحة بالأقمار الصناعية محاكاة دراسات تم تسخين. كنظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية إشارة البحوث ومتعدد الأوضاع أداة هامة لتطوير والتحقق من استقبال الملاحة عبر الأقمار الصناعية، وقد تم متعدد الأوضاع إشارة القمر الصناعي محاكاة محور الأبحاث في مجال الملاحة والنقاط الساخنة. ولكن نظرا لنظام الملاحة بدأت الصين في وقت متأخر، محلية متعددة وضع إشارة الملاحة محاكاة والخارج لا تزال هناك فجوة واسعة .

حاليا، ونظم العالمية لسواتل الملاحة موجودة في العالم (النظام العالمي لسواتل الملاحة، GNSS) لديك: نظام GPS، نظام GLONASS، والملاحة الفضائية بيدو وجاليليو. BD2 / GPS / غاليليو / GLONASS نظام الملاحة إلى حد كبير أن تكون قادرة على التغلب على القيود المفروضة على نظام واحد، مما يتيح للمستخدمين الحصول على أكثر دقة، أكثر موثوقية خدمة تحديد المواقع القياسية، وقادرة على اتخاذ نظام واحد يمكن أن تنجز الكثير من المهام. ومع ذلك، وتطوير نظام متعدد المحاكاة GNSS يستغرق الكثير من موارد الأجهزة، وبالتالي تقترح إشارة متزامنة بطريقة متعددة متن لتحقيق متعدد وضع التصميم إشارة القمر الصناعي محاكاة، مرونة التصميم والحد من منصة الأجهزة للحصول على الفروق الفردية ورقائق تسبب، ل تصميم وتنفيذ متعدد الأوضاع GNSS إشارة القمر الصناعي محاكاة له أهمية كبيرة.

1 بنية النظام العامة

يتكون تم تصميم هذه المقالة متعدد الأوضاع المتعددة متن الملاحة عبر الأقمار الصناعية نظام تزامن إشارة FPGA، DSP، سرعة عالية A / D تحويل وحدة، RF حدات upconversion. بنية النظام العامة هو مبين في الشكل (1).

1، والهندسة المعمارية الشاملة للنظام يتكون أساسا من اللوحة الرئيسية والفرعية لوحة في جزأين، GPS L1 المسؤولة عن توليد اللوحة الرئيسية وBD2 إشارات التردد B1B2B3، GLONASS مجلس G1 الفرعية هي المسؤولة عن توليد إشارات التردد. قبل بدء تشغيل النظام، أرسل الكمبيوتر المضيف في البيانات الأصلية إعطاء مجلسين، يتم تهيئة اثنين DSP وفقا للبيانات التهيئة للكمبيوتر المضيف وFPGA. بعد الانتهاء من التهيئة، شبه متن FPGA GLONASS G1 إنشاء إشارة التردد وسيطة، وإشارة على مدار الساعة لرقابة المطابقة من قبل المجلس مصدر FPGA نحو متزامن الرئيسية. الرئيسية ينفذ مجلس FPGA الاستقبال غير متزامنة من البيانات والتزامن تردد وسيطة GLONASS G1، ويقوم بإنشاء GPS المحلي / BD2 إخراج إشارة التردد المتوسط متزامنة إلى أربعة عالية السرعة D / دارة التحويل، وأخيرا إشارة الترددات المتوسطة على التوالي من قبل وحدة 4-تحويل ترددات الراديو لإشارة تردد الاسمية، والتحقق من قبل المتلقي.

2 النظام هو أساسا تصميم الدوائر الأجهزة

2.1 القاعدي تصميم الدوائر امدادات الطاقة متن

السلطة هي جزء مكون هام من النظام، فإنه هو لحماية الاستقرار من الدائرة بعد المرحلة. هذا الاختيار من LMZ10504TZADJ TI باعتباره DC رقاقة تحويل الطاقة. LMZ10504TZADJ هو رقاقة متكاملة للغاية، وكفاءة تحويل تصل إلى 96، في حين ان استخدام في البيئات القاسية، يمكن للنظام توليد الحرارة قمع على نحو فعال. الدائرة الرسم التخطيطي امدادات الطاقة هو مبين في الشكل 2، يمكن توفيره هذا المستوى DC قبل رقاقة في مستقر 5 V امدادات الطاقة من 3.3 V، 1.2 قيمة الجهد V، الطبقة FPGA وDSP ASIC رقاقة ميناء IO لتوفير الجهد مستقرة على التوالي الجهد الأساسي.

2.2 D / دارة تحويل وحدة التصميم

DAC هو الرقمية وسيطة إشارة التردد إلى إشارة التردد المتوسط للجهاز الرئيسي التناظرية، ولها تأثير كبير على نوعية ودقة وسيطة إشارة التردد التناظرية ولدت. هذا الاختيار AD9742 الرقمية IF إشارة إلى تحويل الرقمي التناظرية. AD9742 غير متجانسة، ودقة التحويل هو 12 بت، ومعدلات تحويل ما يصل الى 165 MS / ق الرقمية لتحويل التناظرية، ورقاقة متكاملة مرجعا الجهد والعينة وعقد مكبر للصوت مع خصائص تحويل ممتازة. وتتمثل المهمة الرئيسية لهذه الوحدة هي الواجهة الأمامية إخراج إشارة FPGA IF بالعينة والرقمية لتحويل التناظرية، وإخراج التناظرية IF إلى وحدة RF عبر مكبر للصوت. الناتج FPGA الأمامية الرقمي IF إشارة أقصى تردد 24.42 ميغاهيرتز، وبالتالي يتم تعيين نظام D / ساعة أخذ العينات إلى 112 ميغاهيرتز، وتكون كافية لتلبية متطلبات أداء وظيفة النظام. FIG 3 هو D / A مخطط الرسم البياني كتلة التحويل.

2.3 تصميم وحدة تحويل

Upconversion النظام يستخدم رقاقة التي تنتجها الأجهزة التناظرية ADRF6755، وهو المخفف للبرمجة، ودرجة عالية من التكامل خلاط التربيع، ومجموعة تيرة الانتاج من 100 ميغاهيرتز ~ 2400 ميغاهيرتز، وهو قرار من 1 هرتز. العضو تسيطر عليها الحافلات I2C أو SPI واجهة الحافلة رقاقة تسجيل، تصميم رقاقة بنسبة 51 سلسلة ترتيب وضع حافلة SPI، لإنتاج تردد المذبذب المحلي المطلوب، يمزج في IF إشارة. الدائرة حدة التحكم الرسم البياني هو مبين في الشكل (4).

البرمجة 3 مفتاح النظام

3.1 مصدر تصميم واجهة متزامن

في ارتفاع سرعة-I / O واجهة التصميم، من أجل تسهيل مزامنة البيانات، لزيادة وتيرة نقل البيانات واجهة الدائرة هي في نهاية الإرسال التزامن على مدار الساعة ونقل البيانات، والمتلقي نهاية الدائرة الانتعاش على مدار الساعة، مواتية لإعادة تزامن ساعة البيانات، الدائرة هو مصدر متزامن الدوائر واجهة . وهو الرسم التخطيطي هو مبين في الشكل.

مشاكل أثناء عالية السرعة واجهة نقل البيانات، وتأخير نقل البيانات (TPCB) منضمة إلى ساعة مصدر انحراف (tSKEW) كما هو مبين في الشكل (6)، تحيل، والمتلقي يسجل القيود توقيت اللازمة، أنشئت وذلك لإرضاء (إعداد)، وعقد (HOLD) هامش الوقت، الذي هو مفتاح انتقال مستقر للتأكد من البيانات .

TimeQuest توقيت محلل (STA) في البرنامج الثاني Quartus الذي يأتي مع أداة تحليل ساكنة توقيت وتحليل توقيت قيود التصميم، القيد حصلت أخيرا على التوالي بعد انتقال، مسار الاستقبال إقامة أسوأ نهاية وعقد الميزان، المجلد الأول انه امر ايجابي، وذلك تمشيا مع متطلبات التوقيت.

3.2 IF تصميم برنامج مزامنة الإشارات

هذا النظام FPGA جهاز نقل البيانات الوسيطة تردد تحكم تزامن الأساسية. البيانات المرسلة من لوحة إلى لوحة الرئيسي، والمشاكل واجهت عبر مدار الساعة، واللوحة الرئيسية من المجلس مع نفس تردد على مدار الساعة من مرحلتين على مدار الساعة غير متزامن. لا مفر منه لاستكمال نقل البيانات في مجالات مختلفة على مدار الساعة، عند تقاطع المجالات على مدار الساعة اثنين، وعلى مدار الساعة غير المتزامن مجال عزل متزامنة، مشكلة معبر مجال مدار الساعة FIFO .

هذا التصميم هو غير متزامن FIFO IP الأساسي الثاني Quartus البرمجيات Megafunction الكامل غير المتزامن FIFO نواة التكوين حدودي. الثاني Quartus القائمة 13.0 الأدوات في نسخة من البرنامج في غير متزامن نقل FIFO Megawizard مفتوحة الأساسية تكوين واجهة لتكوين . بيانات FIFO عرض اختيار الأساسية 8 بت، ويتم تكوين لوضع غير متزامن، على مدار الساعة المجالس الفرعية المستخدمة لكتابة FIFO، وقراءة FIFO على مدار الساعة مع اللوحة الرئيسية، في حين تمكن يتم الحصول على الكتابة أيضا من المجلس الفرعية، بحيث الكتابة تمكين، ساعة الكتابة وسيط تردد التنقل في الساعة حافة شبه وحة البيانات، في حين تمكن قراءة، يتم التحكم مدار الساعة قراءتها من قبل اللوحة الرئيسية، وبالتالي استكمال عملية الكتابة من التزامن FIFO غير متزامن. في تزامن جعلت برمجة FPGA، وهما الطبقة الأولى هي إعادة تعيين متزامن، والطبقة الثانية هي تزامن بداية عبر المجالات على مدار الساعة من أجل التغلب على مشكلة البيانات غير متزامن، لضمان نقل البيانات موثوق بها.

التزامن هو إعادة DSP RES1 وRES2 إشارتين لتمرير اثنين FPGA، الدقة ولدت بعد سنتين FPGA المرحلة الداخلية (&& RES1 RES2) عن اثنين من العام FPGA إشارة إعادة تعيين. يشير تزامن بداية لاثنين من FPGA يتم تسليمها من قبل DSP منها يتلقى نبض بداية ونبض الفرعية يبدأ هذا تمرير اللوحة الرئيسية بطاقة، اللوحة الرئيسية والفرعية مجلس نبض بداية المحلي للنبض بداية للمرحلة، ومع بعد الماجستير على مدار الساعة سيد متزامنة، ثم بعد تبث النبض إلى المجلس بداية FPGA شبه متزامن، وFPGA الفرعية المجلس لمعالجة تزامن بدء إشارة باعتباره المجلس الفرعية، وإشارة البدء، على مدار الساعة المجالس الفرعية وإشارة تردد وسيطة لتمرير على طول اللوحة الرئيسية، اللوحة الرئيسية، على التوالي، وذلك التخزين المؤقت للكتابة دون مجلس FPGA FIFO تمكين إشارة التردد المتوسط، على مدار الساعة الكتابة واشارات البيانات في وقت واحد ثلاثة التنقل بين تابع ومتبوع مدار الساعة الحافة، على حد سواء إشارة التزامن.

FPGA البرمجة الرسم البياني توقيت FIG 7 (أ) أدناه؛ التي تنتجها تحديث البيانات نظرا FPGA DSP 8ms في الوقت الحقيقي المقاطعة النبض هو مبين في الشكل 7 (ب) هو مبين في (1 في اللوحة الرئيسية، ومجلس الفرعية 2 على طول) ؛ فقد لاحظ اثنين من مجلس وسيطة خط البيانات متن FPGA الرئيسي محاذاة بواسطة محلل المنطق، كما هو مبين في التزامن 7 (ج)، التي IF_DATA_I_test_IN من تبث إشارات تردد وسيطة من لوحة لوحة رئيسية، IF_DATA_I_test هو المجلس المحلي إشارة التردد المتوسط في كل من يخرج أولا قبل صدور البيانات، وIF_DATA_I_test_IN_fifo_out IF_DATA_I_test_fifo_out المقابلة هي شبه متن واللوحة الرئيسية IF IF إشارة إشارة بعد FIFO غير متزامن متزامنة. وعلى سبيل المقارنة، كل توليد اثنين من مجلس القاعدي GPS L1 إشارة التردد، ونقل IF إشارة والمقارنة بين تردد GPS L1، قبل دخول FIFO من قبل المجلس الرئيسي ومجلس فرعي من IF يمكن أن ينظر إليها البيانات والمقارنة بين FIFO، الخروج من FIFO، تم محاذاة البيانات بشكل صحيح، ويتم محاذاة المجلسين في النهاية وبشكل متزامن إخراج البيانات وسيطة في اللوحة الرئيسية من حافة مدار الساعة لتحقيق المطلوب تصميم IF إشارة متزامنة.

4 تحليل نتائج الاختبار

النظام يولد اللوحة الرئيسية GPS L1، BD2 B1B2B3 أربعة إشارة التردد، والمجالس الفرعية الجيل GLONASS G1 إشارة التردد، من خلال الجمع بين اختبار NOVATEL استقبال تحديد المواقع، واختبار بكين يحاكي الإحداثيات (40 00'00 "N، 116 00 ' 00 "E، ارتفاع 50 م)، السداة واللحمة، وكانت عالية لتحديد المواقع نتائج خطأ NOVATEL أقل من 2 متر، لتحقيق أهداف تصميم النظام. الرقم 8 هو تحليل الرسم البياني نتيجة الاختبار.

5 الخاتمة

من أجل تلبية المتلقي متعدد الأوضاع متعددة التردد الحالي وتنفيذها باعتبارها مجموعة من المواقع للملاحة بالأقمار الصناعية والمشاكل صعوبة وضعت متعددة وضع نظام متعدد التردد محاكاة في نفس المجلس، ويعرض هذه الورقة متعددة-IF نقل الإشارات بين المجالس وطريقة لمزامنة الإشارات، لتحقيق متعدد الأوضاع متعددة تردد نظام الأقمار الصناعية الانصهار إشارة محاكاة، والتطبيقات العملية واستقرار النظام تم اختباره. وأظهرت النتائج أن النظام يهدف إلى أن تكون مرنة، قادرة على انتاج مستقر إشارة نظام متعدد تردد قنوات فضائية متعددة، ومن خلال NOVATEL اختبار المتلقي، تعتمد على الموقع، متعدد نظام يمكن استخدامها لتطوير والتحقق متعددة تردد GNSS المتلقي، وتقليل تكاليف التطوير دورة التنمية. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه المعدات أيضا أن تستخدم لدراسة نظام الإشارات GNSS ديه آفاق تطبيق واسع النطاق.

مراجع

CL تشانغ بو، قسم جيان لي المتعدد التزامن الملاحة محاكاة تصميم وتنفيذ المراقبة قياس الكمبيوتر والتحكم، 2015،23 (12): 4019-4022.

طريقة تصميم وتوقيت القيود عالية تشانغ تشن لان .DDR مصدر اجهة متزامن هندسة الكمبيوتر والتصميم، 2008،29 (7): 1600-1602،1605.

الثاني Quartus TimeQuest توقيت محلل cookbook.Document الإصدار 1.3 0.2011.

المستندة إلى FPGA شيه Yujie. تصميم والتحقق من سرعة عالية واجهة بين الأساسية تشنغدو: جامعة العلوم الالكترونية والتكنولوجيا، 2014.

هذه الضربة، وهوانغ تشى يونيو وبناء FIFO غير متزامن لنقل البيانات بين مختلفة على مدار الساعة مجالات التصميم التصميم الإلكتروني والتطبيق، 2004 (8): 57-59.

ألتيرا SCFIFO وDCFIFO IP النوى المستخدم guide.Document الإصدار 1.0 0.2014.