DSP原理及应用课程设计-基于DSP的HFC反向通道噪声频谱监测系统设计.docVIP

XXX建筑大学 课 程 设 计 说 明 书 题 目课 程 院 （部）：专 业：班 级：学生姓名：学 号指导教师完成日期：20 摘　要 II １设计目的 1 ２设计原理 1 ３设计内容 3 ３.１ 信号调理电路 3 ３．１．１多路信号选择 4 ３．１．２ 电调衰减 4 ３．1．３ 两级放大 4 ３．1．４滤波 5 ３．２ A/D采样电路 5 ３．３用ＦＰＧＡ实现ＦＩＦＯ和系统的逻辑控制 6 ３．４ＤＳＰ存储系统的扩展 8 ３．４．１外扩ＦＬＡＳＨ 8 ３．４．２外扩ＳＤＲＡＭ 8 ３．５ DSP与ARM的数据通信模块 9 ３．６电源、时钟、复位等电路模块 11 ３．６．１电源模块 11 ３．6．２时钟模块 12 ４　软件设计 13 总结与致谢 14 参考文献 15 摘　要 有线电视 HFC 双向传输系统，是随着 CATV 增值业务的需求，单向电视传输系统面临全面改造成双向网络的现状，迅速发展起来的一种新型网络传输形式。随着 HFC 网络的大规模投资建设与改造升级，HFC 网络的宽带数据业务成为了公众用户选择宽带接入的一个重点。但在 HFC 网络上承载通信业务，首先要保障反向通道的传输质量，而影响传输质量的，主要是反向通道中的噪声汇聚和侵入干扰。 本文主要针对 HFC 网反向通道中的噪声汇聚和侵入干扰，设计并实现一种基于数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）和 Ethernet 的实时信号频谱监测系统。利用多路的高速数字采集系统对输入的 RF 信号实现高动态范围和低噪声的数字转换；利用 DSP 的高速数据处理能力，在多个域中分析随时间变化的 RF 信号；并通过 ARM 芯片构架的以太网通信系统对某个区域内的大数量和分散的 HFC 反向通道进行实时的信号频谱监测，及时发现问题和分析问题。与基于瞬态开关的噪声抑制系统组成一套新颖的 HFC 反向通道噪声监测和抑制解决方案，实时监测 HFC 反向通道的噪声，并利用噪声抑制系统控制 HFC 上行的汇聚支路数，减少上行噪声的汇聚。 关键词：HFC；反向通道；噪声汇聚；DSP；Ethernet；频谱监测；瞬态开关 １设计目的 有线电视HFC双向传输系统,是随着CATV增值业务的需求,迅速发展起来的一种新型网络传输形式。随着 HFC网络的大规模投资建设与改造升级,HFC网络的宽带数据业务成为了公众用户选择宽带接入的一个重点。但在HFC网络上承载通信业务,首先要保障反向通道的传输质量,而影响传输质量的,主要是反向通道中的噪声汇聚和侵入干扰。 本设计主要针对HFC网反向通道中的噪声汇聚和侵入干扰,设计并实现一种基于DSP和Ethernet的实时信号频谱监测系统。利用多路的高速数字采集系统对输入的RF信号实现高动态范围和低噪声的数字转换;利用DSP的高速数据处理能力,在多个域中分析随时间变化的RF信号;并通过以太网通信系统对某个区域内的大数量和分散的HFC反向通道进行实时的信号频谱监测,及时发现问题和分析问题。 系统方框图 ３设计内容 ３.１ 信号调理电路 信号调理部分是整个监测系统的前端，介于被测信号和 A/D 转换之间，其主要是为后续的 ADC 提供足够幅度的被测信号（1VP-P）,而引入的噪声和非线性又要足够低，以满足系统测量的要求。信号调理电路的技术要求如下： 1输入带宽：5～65MHz； 2最高输入电平：80 dBμV； 3最高输出电平：110 dBμV（取 ADC 的参考电压为 0.5V）； 4增益：30dB； 5非线性失真：≤－60 dB； 6完成单端信号转差分信号。 为了实现较高信噪比 ADC 的采样性能，提高信号的可靠性和数据的精度，保证 A/D 采样的动态范围，设计信号调理部分对来自多路开关的一路 RF 信号进行抗混叠滤波、电调衰减、一级放大、二级放大（单端信号转差分信号）和低通滤波，电路连接图如下图所示。 ３．１．１ ３．１．２ 电调衰减 RF 输入信号来自前端反向光接收机的输出，反向光接收机的输出最高幅度通常为120dBμV，经取样分支器衰减 10dB 后，到达调理电路衰减器的幅度最高为 110dBμ（暂不考虑 SPDT 开关插损）。同时又要兼顾到最低 RF 电平的测试，故将基准设定为 80dBμV（按照 50dB 动态范围的要求，理论上最低就可以测试到 30dBμV）按此基准就要求衰减器至少可衰减 30dB。RF 衰减器选用 PE4308（Peregrine Semiconductor 公司生产），该衰减器最高衰减可达 31dB，步进 1dB，采用 3V 供电。为保护各个器件，使衰减器上电默认为衰减 30dB，衰减器由 ARM 控制。 ３．1．３ 两级放大 当 AD80141 的参