一种基于Zynq的扩频通信开发系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于Zynq的扩频通信开发系统，采用Zynq‑7000系列，可进行软件串行执行和硬件逻辑并行执行的结合、软件和硬件的协同调试，从而提升开发系统数据稳定传输，解决现有扩频通信开发采用FPGA容易死机的问题。并通过对射频前端模块增加信号输入输出匹配电路，能够有效抑制带外噪声和载波的谐波分量，增加推动级和功率放大模块能解决功率增益和信道增益不足问题，保证射频天线进行远距离准确传输。

A spread spectrum communication development system based on zynq

【技术实现步骤摘要】
一种基于Zynq的扩频通信开发系统
本技术涉及一种扩频通信开发系统。
技术介绍
面对信息技术的快速发展，通信工程技术起着重要的当代技术支持作用。传统的模拟无线通信一般采用调频和调幅方式，已经不能适应高速数据通信的要求，逐渐被振幅键控、频移键控、相移键控的数字无线数据通信方式取代。然而这些由于无线通信信道和通信环境的干扰，使得信号传输的可靠性降低，同时信道的时域和频域选择性衰落，使得数据传输速率受到限制。目前扩频通信使用伪随机码能够降低两条传播路径的时差在一个码片以上彼此的干扰和降低窄带脉冲干扰，能够实现高速数据通信。目前市面上射频输出带外噪声、载波的谐波分量，难有效输入输出指定的载波信号，和射频链路功率增益和信道增益不足，导致无线通信在扩频模式下不能够远距离传输，整个链路不能够保证图片、文本数据精确传输。同时，目前市面上扩频通信开发系统大多数仅采用FPGA的数据处理，协议采用基于内核回调函数的RAWAPI，然而这种方式系统比较容易死机，数据传输不够稳定。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种基于Zynq的扩频通信开发系统，在减小开发系统死机情况下，提高扩频通信数据传输的远距离性和精确性。技术方案：一种基于Zynq的扩频通信开发系统，包括PC终端，与所述PC终端通过Lwip数据通信协议进行通信的通信信号处理模块，以及连接所述通信信号处理模块的射频天线；其中，所述通信信号处理模块包括基于可扩展处理平台Zynq的XC7Z035控制芯片，所述通信信号处理模块还包括AD9361芯片以及射频前端电路；所述射频前端电路包括输入匹配电路、推动级模块、功率放大模块、滤波器、环形器、LNA模块、输出匹配电路；所述输入匹配电路的信号输入端连接所述XC7Z035控制芯片通过SPI接口控制所述AD9361芯片的RX接收链路端，所述输入匹配电路的信号输出端连接所述推动级模块的信号输入端，所述推动级模块的信号输出端连接所述功率放大模块的信号输入端，所述功率放大模块的信号输出端连接所述滤波器的第一信号端，所述滤波器的第二信号端连接所述环形器的信号输入端，所述滤波器的第三信号端连接LNA模块的信号输入端，所述环形器的信号输出端连接所述射频天线，所述LNA模块的信号输出端连所述输出匹配电路的信号输入端，所述输出匹配电路的信号输出端连接所述XC7Z035控制芯片通过SPI接口控制所述AD9361芯片的TX发送链路端。有益效果：本技术的一种基于Zynq的扩频通信开发系统采用Zynq-7000系列，能够将大量的IP核组件集成到一起，变成一个全面可编程的系统，可进行软件串行执行和硬件逻辑并行执行的完美结合、软件和硬件的协同调试，从而提升开发系统数据稳定传输，解决现有扩频通信开发采用FPGA容易死机的问题。通过对射频前端模块增加信号输入输出匹配电路，能够有效抑制带外噪声和载波的谐波分量，增加推动级和功率放大模块能解决功率增益和信道增益不足问题，保证射频天线进行远距离准确传输。附图说明图1为基于Zynq的扩频通信开发系统的结构示意图；图2为射频前端电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做更进一步的解释。如图1所示，一种基于Zynq的扩频通信开发系统，包括PC终端，与PC终端进行通信的通信信号处理模块，以及连接通信信号处理模块的射频天线。其中，通信信号处理模块与PC终端通过Lwip数据通信协议进行通信。通信信号处理模块包括基于可扩展处理平台Zynq-7000系列的XC7Z035控制芯片，还包括AD9361芯片以及射频前端电路。如图2所示，射频前端电路包括输入匹配电路、推动级模块、功率放大模块、滤波器、环形器、LNA模块、输出匹配电路。输入匹配电路的信号输入端连接XC7Z035控制芯片通过SPI接口控制AD9361芯片的RX接收链路端，输入匹配电路的信号输出端连接推动级模块的信号输入端，推动级模块的信号输出端连接功率放大模块的信号输入端，功率放大模块的信号输出端连接滤波器的第一信号端，滤波器的第二信号端连接环形器的信号输入端，滤波器的第三信号端连接LNA模块的信号输入端，环形器的信号输出端连接射频天线，LNA模块的信号输出端连输出匹配电路的信号输入端，输出匹配电路的信号输出端连接XC7Z035控制芯片通过SPI接口控制AD9361芯片的TX发送链路端。本技术采用XC7Z035控制芯片作为开发系统的核心，其具备可编程逻辑单元、高速串行收发器、每通道通信速率高达12G比特每秒，能够满足数据通信开发系统的高速需求。与进行模拟信号和数字信号快速转换的AD9361芯片和射频前端电路搭建，PC终端预装有开发系统相应的软件，需要说明的是，本技术的创新点之一是采用了基于Zynq的核心，Zynq能够将大量的IP核组件集成到SOC上，变成一个全面可编程的系统，可进行软件串行执行和硬件逻辑并行执行的结合、软件和硬件的协同调试，并通过Lwip协议与PC终端串行通信，从而提升数据稳定传输，解决现有扩频通信开发采用FPGA容易死机的问题，而本技术中的PC终端与现有开发系统的终端一致，为现有技术。AD9361芯片的时钟连接以HMC1033为核心，根据用户配置选择不同的时钟源。AD9361芯片连接一条发射链路TX和一条接收链路RX，发射部分的主要功能为数模转换、滤波、上变频、射频放大输出，接收部分的主要功能为模数转换、滤波、下变频和低噪放。当系统处于发送射频信号情况下，XC7Z035控制芯片输出射频信号0dBm到射频前端电路中，考虑接口匹配，增加输入匹配电路，该输入匹配电路包括能够承受大功率的隔离器，用于筛选去外噪声、载波的谐波分量，保证完整输出驻波到推动级模块。推动级模块采用HITTITE公司的HMC628LP4E增益放大器，工作频率为0～6GHz，采用5V供电，在2.3GHz处根据系统电平分配要求，能够输出10dBm的信号，满足射频电路信号增益放大到功率放大模块。功率放大模块采用Triquint公司的TQM7M9050功率放大器，该放大器工作频率700-2700MHz，采用6V供电方式，小信号增益为25dB，输出功率为31.5Bm，对射频信号进行功率放大，满足输出功率的要求。滤波器采用国华新材料陶瓷介质滤波器，其特点是耐功率性好、带宽窄，输入输出引脚均匹配到50Ω，适合通信系统输出指定的2.4GHz波信号进行滤波。然后通过MECA环行器CN-0.750选择输出方向通过射频天线发送到通信终端。通信终端发送过来的射频信号通过环形器的选择输入到滤波器，再传输给LNA模块，LNA模块具有高增益、噪声系数小和工作频段高等优点，电压供电为5V，静态工作电流为62mA，同时维持输出引脚匹配到50Ω，以处理高输入功率而不会压缩接收信号，提高输入信道增益，且降低通道引入噪声，同时对输入信号进行预选滤波。再传给输出匹配电路，保证设备接收到指定频率功率的射频信号。本技术通过对射频前端电路的设计，能够输入输出指定的载波信号，保证射频链路功率增益进行远距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Zynq的扩频通信开发系统，其特征在于，包括PC终端，与所述PC终端通过Lwip数据通信协议进行通信的通信信号处理模块，以及连接所述通信信号处理模块的射频天线；/n其中，所述通信信号处理模块包括基于可扩展处理平台Zynq的XC7Z035控制芯片，所述通信信号处理模块还包括AD9361芯片以及射频前端电路；所述射频前端电路包括输入匹配电路、推动级模块、功率放大模块、滤波器、环形器、LNA模块、输出匹配电路；所述输入匹配电路的信号输入端连接所述XC7Z035控制芯片通过SPI接口控制所述AD9361芯片的RX接收链路端，所述输入匹配电路的信号输出端连接所述推动级模块的信号输入端，所述推动级模块的信号输出端连接所述功率放大模块的信号输入端，所述功率放大模块的信号输出端连接所述滤波器的第一信号端，所述滤波器的第二信号端连接所述环形器的信号输入端，所述滤波器的第三信号端连接LNA模块的信号输入端，所述环形器的信号输出端连接所述射频天线，所述LNA模块的信号输出端连所述输出匹配电路的信号输入端，所述输出匹配电路的信号输出端连接所述XC7Z035控制芯片通过SPI接口控制所述AD9361芯片的TX发送链路端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于Zynq的扩频通信开发系统，其特征在于，包括PC终端，与所述PC终端通过Lwip数据通信协议进行通信的通信信号处理模块，以及连接所述通信信号处理模块的射频天线；
其中，所述通信信号处理模块包括基于可扩展处理平台Zynq的XC7Z035控制芯片，所述通信信号处理模块还包括AD9361芯片以及射频前端电路；所述射频前端电路包括输入匹配电路、推动级模块、功率放大模块、滤波器、环形器、LNA模块、输出匹配电路；所述输入匹配电路的信号输入端连接所述XC7Z035控制芯片通过SPI接口控制所述AD93...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁大为，赵春，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34