（1.东华大学 信息科学与技能学院，上海201620；2.东华大学 数字化纺织服装
技能教诲部工程研究中央，上海201620；3.东方明珠传输有限公司，上海200052）
择要：描述了一种基于SoC的软件无线电收发信机，利用该收发信机来实现对广播旗子暗记的实时处理，实现隧道中无线调频广播收发信机的自动增益掌握，使隧道放大器前的吸收旗子暗记的电平掌握在一定的范围之内，改进隧道内调频广播旗子暗记的质量。该系统的特点是具有很好的可重构性、灵巧性及稳定性。
0弁言
自动增益掌握（AGC）是一种自动幅度调节系统，紧张用于收发信机中，由于收发信机所处的环境较繁芜，以是吸收到的旗子暗记起伏较大。为了提高收发信机的性能，一样平常都须要采取AGC来实现对付不同输入电平的处理，以担保输出电平的基本恒定。本文实现的是基于SoC的无线调频广播收发信机的自动增益掌握，它将软件无线电系统的射频前端部分集成在一个芯片内，这样代替了传统的分立式构造，提高了系统的稳定性，且该系统是软件可编辑的，使其能够吸收不同参数的无线旗子暗记，在不用改换硬件系统的情形下便可以完身分歧旗子暗记的收发和处理［1］。当然，AGC的运用在一些须要稳定输出幅度的系统中也有相称普遍的运用［23］。
1AD9361捷变收发器的性能
AD9361是一款高集成度的射频(RF)收发器，可进行配置以实现广泛运用，在单个器件中集成了供应所有收发器功能的所有必要RF、稠浊旗子暗记和数字模块。AD9361供应了自我校准和AGC系统，可以在不同输入旗子暗记条件下坚持高性能水平。它的紧张特性包括以下几个方面:集成12位DAC和ADC的RF 2×2收发器；频段：70 MHz~60 GHz；可调谐通道带宽：200 kHz~56 MHz；双通道吸收器：6路差分或12路单端输入；出色的吸收器灵敏度，噪声系数为2 dB(800 MHz，本振(LO))；RX增益掌握：实时监控和掌握旗子暗记用于手动增益，独立的自动增益掌握［4］。
每个吸收(RX)子系统都拥有独立的AGC、直流失落调校正、正交校正和数字滤波功能，从而肃清了在数字基带中供应这些功能的必要性。每个通道搭载两个高动态范围ADC，先将收到的I旗子暗记和Q旗子暗记进行数字化处理，然后将其传过可配置抽取滤波器和128抽头有限脉冲相应(FIR)滤波器，结果以相应的采样率天生12 bit输出旗子暗记。
2基于SoC的自动增益掌握的办理方案
本文利用的是ADI公司供应的基于AD9361芯片的板卡ADFMCOMMS3EBZ，它将芯片引脚引出到FMC插口，以便与SoC连接［5］。SoC分为集成了双核ARM9的微处理器和FPGA两部分，微处理器总是先启动，即ARM部分，这便是启动Linux，然后ARM芯片通过多口高性能接口AXI总线与FPGA之间进行信息通报，掌握FPGA中AD9361的驱动模块，以达到掌握AD9361的目的［67］。AD9361与SoC的连接图如图1所示。
AD9361是射频捷变收发器，它集成了射频前端部分的芯片，有两路吸收与发射，其吸收旗子暗记的增益掌握与检测如图2所示。LMT是低噪声放大器、混频器、跨阻抗放大器的简称。图1系统框图
图2吸收旗子暗记的增益掌握与检测仿照增益是低噪声放大器、混频器、跨阻抗放大器、低通滤波器的增益总和，仿照增益掌握是把采样前旗子暗记电平掌握在A/D转换器的输入动态范围内，以防止A/D转换器过载。数字增益掌握的浸染是滤除带外的旗子暗记和噪声，且对小旗子暗记供应一定的增益，以确保解调输出旗子暗记的分辨率和稳定。数字增益掌握是将旗子暗记乘以一个因子，这样噪声和旗子暗记都改变，从而对信噪比是没有影响的。对付许多运用处所，并不须要数字增益掌握，然而在某些情形下，基带处理器哀求吸收到的旗子暗记功率即是一些额定值，一些特殊功率级别旗子暗记的最大仿照增益还没有高到足以达到这一目的，就可以利用数字增益来达到，但是通过捐躯仿照增益来增加更多的数字增益将降落系统性能，很低的旗子暗记级别的最大仿照增益还没有高到足以达到这一目的，或者，设置寄存器0x10E和0x10B中的第D5位来支持这个功能。基带处理器在寄存器0x10B(Rx1)和0x10E(Rx2)中写数字增益索引值，但是如果D5位被设置，数字增益永不改变。
当旗子暗记均匀功率超过一个阈值时，增益不一定立即改变。AD9361的增益只有在“增益更新计数器”溢出后才会更新存储在寄存器0x124和0x125中。计数器的深度即是这些寄存器中的值的两倍。或者，如果寄存器0x128［D5］位被设置，它即是这些寄存器中的值的4倍。AD9361计数特定超载事宜发生的次数，只有在事宜的发生比一个可编程的次数多时才会使增益改变。纵然这些峰值过载，增益只改变在增益更新计数器溢出时。计数器都存储在寄存器0x121（LMT）和0x122（ADC）中。AD9361对付计数器没有默认值，因此基带处理器必须设定好所有的这些值。在增益变革事宜期间，最高优先级给大的LMT检测器，紧随其后的是大的ADC检测器，末了的功率检测器利用的是二阶窗掌握回路。
利用二阶掌握回路滞后改变增益，使均匀旗子暗记的功率保持在一个可编程的窗口之内，在半带滤波器与Rx FIR滤波器之间丈量功率。AGC掌握回路限定和步长如图3所示。
内部高阈值存储在寄存器0x101中，内部低阈值存储在寄存器0x120中（单位为-dBFS）；内部高阈值和外部高阈值之间差异的绝对值存储在寄存器0x129［D7:D4］（单位为dB）中；内部低阈值和外部低阈值之间差异的绝对值存储在寄存器0x129［D3:D0］（单位为dB）中。
图3AGC掌握回路限定和步长
A、B、C和D步终年夜小存储在寄存器0x12A［D7:D4］、0x123［D6:D4］、0x123［D2:D0］和0x12A［D3:D0］中。在均匀旗子暗记功率超过个中一个阈值之后，由增益索引指针的改变大小来确定步长的大小。AD9361没有默认阈值或步终年夜小，基带处理器必须设定这些值，使增益掌握在合理范围之内。
3测试和剖析
利用上海地区的调频广播旗子暗记对系统进行了测试，本系统是在零中频进行处理的，改变吸收旗子暗记的本振值即可实现旗子暗记的频谱搬移，以是先设定好最主要的3个参数：本振、旗子暗记带宽和采样率。吸收的是87 MHz~108 MHz的广播旗子暗记，以是将本振设为87 MHz，旗子暗记带宽为21 MHz；为担保旗子暗记的不失落真采样率至少为旗子暗记带宽的两倍，以是采样率设为50 MHz。打开Linux中的iiooscilloscope软件，可看到吸收到的调频广播旗子暗记的频域波形，如图4所示，个中，横轴是带宽，单位为MHz；纵轴是频谱幅度，单位为-dBFS。
设置AGC的高低阈值：寄存器0x101=18，0x120=31，0x129=24(十六进制)；设置步长A、B、C和D：0x12A=33(十六进制)，0x123=22(十六进制)。旗子暗记调度后的频谱图如图5所示。
由图4可见，未经处理前的吸收旗子暗记的峰值范围为-1534 dBFS~-3817 dBFS；由图5可见，经由处理后旗子暗记的峰值范围为-2501 dBFS~-3668 dBFS，通过频谱剖析，调频广播旗子暗记的频谱在一定程度上实现了均衡。从吸收到广播旗子暗记来看，在AGC范围内，确实使广播旗子暗记更加清晰。
4结论
本文对AD9361芯片进行了详细的先容，它将其他平台的分立式器件集成到一块芯片上，提高了系统的稳定性；再者是SoC平台的运用，既有FPGA，又有完全的嵌入式平台，提高了系统的集成度。与传统繁芜的AGC放大器电路比较，本文利用的AGC是软件可编程的，利用二阶掌握回路滞后改变增益，使均匀旗子暗记的功率保持在一个可编程的窗口之内。随着该系统的进一步完善，相信它可以在调频广播旗子暗记的运用上发挥很大的浸染。
参考文献
［1］ 余莲. AD9361:基于打破性技能促进软件定义无线电运用［J］. 电子技能运用,2013, 39(11):1.
［2］ 刘幸福,龚晓峰. 中频数字吸收机在SoC上的实现［J］. 电子技能运用,2014,40(9):2123.
［3］ 丁革媛,高宝芹,孙强，等. 无线通信技能的发展研究［J］. 微型机与运用,2014,33(10):13,6.
［4］ 张贵. AD9361射频捷变收发器［N］. 电子报,20141109(10).
［5］ ADI.RF捷变收发器［EB/OL］.［2014116］.
http://wwwanalogcom/static/importedfiles/zh/data_sheets/AD9361_cnpdf.
