GPS探空儀通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　在發(fā)射模式下，合成的RF信號(hào)直接饋送到功率放大器PA，射頻輸出的GFSK信號(hào)是由饋送到DIO引腳的基帶信號(hào)通過GFSK調(diào)制產(chǎn)生的。發(fā)射模塊要得到200mW的輸出功率，必須使用小功率放大器驅(qū)動(dòng)輸出。考慮到設(shè)計(jì)及調(diào)試的方便性，采用WJ公司的集成單片放大器ECG003。ECG003是一種高動(dòng)態(tài)通用放大器，采用InGaP/GaAS HBT技術(shù)，ECG003的P1dB為24dBm，Gain為20dB，CC1020輸出僅需要3dBm就可以了。軟件分為CC1020發(fā)射模式配置軟件和數(shù)據(jù)幀編碼軟件，發(fā)射模式配置軟件是單片機(jī)通過對(duì)CC1020寄存器進(jìn)行配置來完成的，數(shù)據(jù)幀編碼軟件是將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加上同步頭和結(jié)束符組裝成幀后送入發(fā)射機(jī)變成射頻數(shù)據(jù)發(fā)射出去。同步頭因數(shù)據(jù)格式為異步UART模式，應(yīng)選用AAAA33CC這樣非連0或連1的字節(jié)，以便接收穩(wěn)定的直流電平。單片機(jī)選用Atmel公司的ATmega8L，其芯片內(nèi)部集成了較大容量的存儲(chǔ)器和豐富強(qiáng)大的硬件接口電路，具有高性能、低價(jià)格特點(diǎn)，可以使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程開發(fā)。發(fā)射模塊的框圖見圖3。

　　在接收模式下，CC1020可看成是一個(gè)傳統(tǒng)的超外差接收機(jī)。RF輸入信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器(LNA和LNA2)放大后，翻轉(zhuǎn)經(jīng)過積分器(I和Q)產(chǎn)生中頻IF信號(hào)。在中頻處理階段，I/Q信號(hào)經(jīng)混合濾波、放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行自動(dòng)獲取控制、信道濾波、解調(diào)和二進(jìn)制同步化處理，在DIO引腳輸出解調(diào)數(shù)據(jù)。接收模塊通過單片機(jī)對(duì)CC1020寄存器進(jìn)行配置來完成接收模式。CC1020被設(shè)置為自動(dòng)功率上升序列狀態(tài)，將被一個(gè)喚起信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行功率信號(hào)處理、檢測(cè)載波信號(hào)，單片機(jī)設(shè)置CC1020進(jìn)入接收模式，內(nèi)置的位同步器將同步時(shí)鐘與引入數(shù)據(jù)同步，并進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼，經(jīng)過數(shù)據(jù)濾波、位同步器和數(shù)據(jù)解碼等處理后輸出有效數(shù)據(jù)。單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去除同步頭和結(jié)束符處理后，將數(shù)據(jù)通過串口傳送入計(jì)算機(jī)。將中頻濾波器帶寬設(shè)置為50kHz，查表得GFSK解調(diào)在誤碼率為10-2時(shí)信噪比要求為9 dB，根據(jù)計(jì)算，噪聲系數(shù)為1.6 dB，接收靈敏度按下式計(jì)算：

　　Smin =-114+NF+10lgB+S/N (1)

　　經(jīng)計(jì)算，接收靈敏度為-116 dBm，符合總體設(shè)計(jì)要求。

　　單片機(jī)還可以對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)寄存器數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，折算成接收電平送入數(shù)碼管進(jìn)行顯示，可以直觀反映當(dāng)前的接收電平。接收模塊的框圖見圖4。