一种基于可编程逻辑器件的无线通信教学装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于可编程逻辑器件的无线通信教学装置，该装置包括无线通信发送模块和无线通信接收模块，无线通信发送模块以可编程逻辑器件为核心，配合射频发送芯片、功率放大器、微处理器等构成电路系统，无线通信接收模块以可编程逻辑器件为核心，配合射频接收芯片、低噪声放大器、微处理器等构成电路系统，通过编写可编程逻辑器件程序以及微处理器程序而使无线通信发送及接收模块具备不同的功能，有助于理解无线通信过程中每个步骤的实现过程。本发明专利技术填补了国内本领域的空白，有利于无线通信专业人才的培养。

A wireless communication teaching device based on programmable logic device

The invention discloses a wireless communication teaching device based on programmable logic device, the device includes a wireless transmitting module and wireless communication module, wireless communication module with the programmable logic device as the core, with the RF transmitter chip, power amplifier, microprocessor circuit system, wireless communication receiving module in programmable logic the device as the core, combined with RF receiving chip, low noise amplifier, a microprocessor circuit system, through the preparation of programmable logic device and microprocessor program program and the wireless communication module for transmitting and receiving with different functions, the implementation process is helpful to understand each step in the process of wireless communication. The invention has filled the blank of the domestic field, and is beneficial to the training of the talents of the wireless communication profession.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可编程逻辑器件的无线通信教学装置
本专利技术涉及教学设备
，特别是一种教学用无线通信教学装置。
技术介绍
在过去的30多年的时间里，无线通信领域发生了翻天覆地的变化。无线通信为人类提供了任何时间、任何地点的通信服务，从而打破了依靠固定设备通信的限制。无线通信技术也快速的从2G发展到了4G，5G技术也在逐渐成熟的过程中。通信原理及移动通信是高校面相通信工程专业开展的一门通信教学课程，但多以理论、协议结构等理论知识为核心，培养学生的理论知识。信道编码、交织、MIMO技术、OFDM技术、同步技术、信道估计及均衡是通信专业的必备知识。但是大学里很少有相关的实验设备，帮助同学们理解实际中无线通信系统的各个必备模块。社会上对无线通信专业人才的需求很大，但要求具有较强的专业技术及动手实践能力。因此，从可编程逻辑器件为主导的无线通信实验平台，能够让通信专业学习者对无线通信的各个基带模块有很好的认识，对上、下变频的实现方法有一定了解，对功率放大器性能及低噪声放大器性能对无线通信传输距离的影响有深刻认识，在动手实践的过程中加深对通信系统的理解，提高专业能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有无线通信实验平台的不足而提供的一种基于可编程逻辑器件的无线通信教学装置，建立了以可编程逻辑器件为核心的无线通信教学系统，提供了从无线通信基带数据处理到物理层实现的全方面训练，填补高校中缺少的无线通信实验平台。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种基于可编程逻辑器件的无线通信教学装置，特点是该装置包括：无线通信发送模块、无线通信接收模块和PC机，所述无线通信接收模块通过数据线与PC机相连，所述无线通信发送模块和无线通信接收模块无线相连；其中：所述无线通信发送模块包括SD卡、第一可编程逻辑器件、第一微处理器、射频发送芯片、功率放大器、第一天线、第一信号测试端口及第二信号测试端口，所述第一可编程逻辑器件分别与SD卡及射频发送芯片相连，射频发送芯片分别与第一微处理器及第一信号测试端口相连，第一信号测试端口与功率放大器相连，功率放大器与第二信号测试端口相连，第二信号测试端口与第一天线相连；所述无线通信接收模块包括第二可编程逻辑器件、第二微处理器、射频接收芯片、低噪声放大器、第二天线、第三信号测试端口及第四信号测试端口，所述第二可编程逻辑器件分别与射频接收芯片及PC机相连，射频接收芯片分别与第二微处理器及第三信号测试端口相连，低噪声放大器分别与第三信号测试端口及第四信号测试端口相连，第四信号测试端口与第二天线相连。所述第一可编程逻辑器件、第二可编程逻辑器件为FPGA，其装载了信道编码器、交织器、正交频分复用基带生成器、信道均衡器、同步器、正交频分复用基带解码器、信道解码器及解交织器。第一可编程逻辑器件通过信道编码器、交织器、正交频分复用基带生成器将SD卡中的数据转换为适合在信道中传输的基带信号，第一微处理器用于配置射频发送芯片，射频发送芯片将数字基带信号转换为模拟射频信号，第一信号测试端口用于测试射频发送芯片的性能，功率放大器用于放大射频信号功率，第二信号测试端口用于测试功率放大器性能，第一天线用于发送信号，第二天线用于接收信号，第四信号测试端口及第三信号测试端口用于测量低噪声放大器性能，第二微处理器用于配置射频接收芯片，射频接收芯片将接收到的射频模拟信号转换为基带数字信号，第二可编程逻辑器件将基带数字信号通过同步器、信道均衡器、正交频分复用基带解码器、解交织器及信道解码器恢复为数据流，PC机用于显示第二可编程逻辑器件恢复的数据流。本专利技术的有益效果a）以硬件为主导的无线通信教学装置能够从底层了解无线通信方案。b）从无线通信的角度出发，通过从信道编码、接收同步、信道估计与均衡的角度来进行无线通信的教学，帮助学者了解无线信道对信号传输的影响。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术无线通信发送模块结构示意图；图3为本专利技术无线通信接收模块结构示意图；图4为本专利技术的工作流程图。具体实施方式以下结合附图及实施例详细描述本专利技术。参阅图1，本专利技术包括：无线通信发送模块1、无线通信接收模块2和PC机3，所述无线通信接收模块2通过数据线与PC机3相连，所述无线通信发送模块1和无线通信接收模块2无线相连。无线通信发送模块1将原始数据编码、调制后发送出去，经过无线信道传输后由无线通信接收模块2进行接收，经过解调、解码后恢复出数据并在PC机3上显示，将恢复出的数据与发送的原始数据进行对比。参阅图2，图2为本专利技术无线通信发送模块结构示意图。无线通信发送模块1包括SD卡4、第一可编程逻辑器件5、第一微处理器6、射频发送芯片7、功率放大器8、第一天线9、第一信号测试端口10及第二信号测试端口11。所述第一可编程逻辑器件5分别与SD卡4及射频发送芯片7相连，射频发送芯片7分别与第一微处理器6及第一信号测试端口10相连，第一信号测试端口10与功率放大器8相连，功率放大器8与第二信号测试端口11相连，第二信号测试端口11与第一天线9相连。第一可编程逻辑器件5从SD卡4中读取需要发送的数据，经过信道编码器、交织器、正交频分复用基带生成器后发送给射频发送芯片7，射频发送芯片7将数字基带信号调制为模拟射频信号，并通过功率放大器8放大信号功率，最后通过第一天线9进行发送，可通过第一信号测试端口10与第二信号测试端口11测试射频发送芯片7与功率放大器8的性能。本专利技术的第一可编程逻辑器件5为FPGA，采用Kintex-7芯片，第一微处理器6采用STM32F04系列芯片，射频发送芯片7采用AD9371，功率放大器8采用RF2192。参阅图3，图3为本专利技术无线通信接收模块结构示意图。无线通信接收模块2包括第二可编程逻辑器件12、第二微处理器13、射频接收芯片14、低噪声放大器15、第二天线16、第三信号测试端口17及第四信号测试端口18，所述第二可编程逻辑器件12分别与射频接收芯片14及PC机3相连，射频接收芯片14分别与第二微处理器13及第三信号测试端口17相连，低噪声放大器15分别与第三信号测试端口17及第四信号测试端口18相连，第四信号测试端口18与第二天线16相连。第二天线16接收到信号后通过低噪声放大器15进行放大，通过射频接收芯片14将放大后的模拟射频信号转换为数字基带信号，第二可编程逻辑器件12将数字基带信号通过同步器、信道均衡器、正交频分复用基带解码器、解交织器及信道解码器恢复为数据流，并在PC机3上进行显示。可通过第三信号测试端口17观察无线信道对无线电信号的影响，可通过第三信号测试端口17与第四信号测试端口18测试低噪声放大器15的性能。本专利技术的第二可编程逻辑器件12为FPGA，采用Kintex-7芯片，第二微处理器13采用STM32F04系列芯片，射频接收芯片14采用AD9371，低噪声放大器15采用ADL5523。参阅图4，本专利技术的工作流程分为：a、参数配置阶段；b、数据发送阶段；c、数据接收及显示阶段。ⅰ）参数配置阶段：第一微处理器6对射频发送芯片7的工作频率、工作带宽、发射功率等参数进行设置。第二微处理器13对射频接收芯片14的工作频率、工作带宽、数据位宽等参数进行设置。ⅱ）数据发送阶段：第一可编程逻辑器件5从SD卡4中读取需要传输的数据，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可编程逻辑器件的无线通信教学装置，其特征在于,该装置包括无线通信发送模块（1）、无线通信接收模块（2）和PC机（3），所述无线通信接收模块（2）通过数据线与PC机（3）相连，所述无线通信发送模块（1）和无线通信接收模块（2）无线相连；其中：所述无线通信发送模块包括SD卡（4）、第一可编程逻辑器件（5）、第一微处理器（6）、射频发送芯片（7）、功率放大器（8）、第一天线（9）、第一信号测试端口（10）及第二信号测试端口（11），所述第一可编程逻辑器件（5）分别与SD卡（4）及射频发送芯片（7）相连，射频发送芯片（7）分别与第一微处理器（6）及第一信号测试端口（10）相连，第一信号测试端口（10）与功率放大器（8）相连，功率放大器（8）与第二信号测试端口（11）相连，第二信号测试端口（11）与第一天线（9）相连；所述无线通信接收模块包括第二可编程逻辑器件（12）、第二微处理器（13）、射频接收芯片（14）、低噪声放大器（15）、第二天线（16）、第三信号测试端口（17）及第四信号测试端口（18），所述第二可编程逻辑器件（12）分别与射频接收芯片（14）及PC机（3）相连，射频接收芯片（14）分别与第二微处理器（13）及第三信号测试端口（17）相连，低噪声放大器（15）分别与第三信号测试端口（17）及第四信号测试端口（18）相连，第四信号测试端口（18）与第二天线（16）相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于可编程逻辑器件的无线通信教学装置，其特征在于,该装置包括无线通信发送模块（1）、无线通信接收模块（2）和PC机（3），所述无线通信接收模块（2）通过数据线与PC机（3）相连，所述无线通信发送模块（1）和无线通信接收模块（2）无线相连；其中：所述无线通信发送模块包括SD卡（4）、第一可编程逻辑器件（5）、第一微处理器（6）、射频发送芯片（7）、功率放大器（8）、第一天线（9）、第一信号测试端口（10）及第二信号测试端口（11），所述第一可编程逻辑器件（5）分别与SD卡（4）及射频发送芯片（7）相连，射频发送芯片（7）分别与第一微处理器（6）及第一信号测试端口（10）相连，第一信号测试端口（10）与功率放大器（8）相连，功率放大器（8）与第二信号测试端口（11）相连，第二信号测试端口（11）与第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一清，魏心玥，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31