基于基于DSP和和FPGA的卫星信号模拟器设计与实现的卫星信号模拟器设计与实现
为给卫星导航接收机的测试提供高稳定度、高精度、可复现的卫星信号，设计了一款卫星信号模拟器。该系统
以DSP+FPGA作为核心芯片，并集成了射频上变频电路、高速D/A转换电路、Flash芯片和SDRAM芯片。系统
可以实现GPS L1信号和BDS B1I、B2I、B3双模多频点卫星信号的模拟。利用商业接收机对硬件平台生成的卫
星导航信号进行测试，定位结果验证了卫星信号模拟器设计的正确性，表明该系统达到了预期设计要求。
0 引言引言
随着我国北斗卫星导航系统的建立和发展，卫星导航在我国得到广泛应用。卫星导航系统已经成为一个国家国防力量的重
要体现，卫星导航技术发展趋势也由单一
1 系统总体架构系统总体架构
本文所设计的卫星信号模拟器主要由DSP信息处理模块、
图1 系统总体架构图
DSP信息处理模块主要实现卫星导航算法。FPGA信号生成模块主要实现数字中频信号合成，FPGA通过DSP的外部存储
器接口(EMIF)与DSP相连，FPGA作为DSP外接的异步存储器与DSP进行数据交互。D/A转换模块将FPGA输出的数字中频信
号转换为模拟中频信号，本设计有3路D/A转换模块，一路D/A生成GPS L1和BDS B1I频点的模拟中频信号，另外2路D/A分别
输出BDS B2I和BDS B3频点的模拟中频信号。3路射频上变频电路分别将D/A输出的模拟中频信号上变频至对应频点的射频信
号。Flash芯片用于存储DSP引导装载所需的代码和系统初始化时所需参数。SDRAM用于存储DSP程序中占用空间大且使用
频率低的变量和数组。
2 硬件电路设计硬件电路设计
2.1 D/A转换模块电路设计转换模块电路设计
为了将生成的BDS、GPS多频点数字中频信号转换为模拟信号，需要多路D/A转换电路来完成。本系统选用AD9742实现
中频信号的数模转换。AD9742是ADI公司的一款低功耗、高性能、量化精度为12 bit的D/A转换芯片，其最高采样速率可达
165 MS/s。本系统采用3片AD9742实现GPS L1和BDS B1、B2、B3频点中频信号的数模转换，其中GPS L1和BDS B1I信号
从一路DA输出。本系统GPS L1和BDS B1、B2、B3信号的中频频率分别为20.42 MHz、6.098 MHz、7.140 MHz和18.520
MHz。D/A转换模块电路示意图如图2所示。
图2 D/A转换模块电路示意图
2.2 射频上变频模块电路设计射频上变频模块电路设计
射频上变频模块是系统的重要组成部分，上变频模块主要实现信号调制、上变频、功率放大、功率调节等功能。本文选用
ADRF6755作为上变频模块。ADRF6755集成正交调制器、频率合成器和可编程衰减器，输出信号频率范围为100 MHz～2
400 MHz，满足本设计输出信号频率的要求。ADRF6755片内集成有一个数字控制输出衰减器，功率调节范围为47 dB，步进
为1 dB。本设计中信号采用差分方式从I路输入；通过SPI接口对片内寄存器进行设置，可以实现不同频率的信号输出。GPS
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