船載衛(wèi)星天線中AGC參考信號的提取方法

田成浩，閆英敏，靳英衛(wèi)

（軍械工程學(xué)院，河北 石家莊 050003）

責(zé)任編輯:孫 卓

1 引言

船載衛(wèi)星天線系統(tǒng)中，在衛(wèi)星天線粗對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星以及在采用相應(yīng)跟蹤體制搜索信號最大點時，需要一個能反映對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星及收到衛(wèi)星信號強弱的參考信號，最常用的方法是利用AGC參考信號來反映衛(wèi)星接收信號的強弱。

數(shù)字衛(wèi)星電視接收機通常在QPSK解調(diào)器中設(shè)置2個AGC電路[1-2]。主AGC（AGC1）與器件外圍的RC濾波電路組成寬帶AGC電路，產(chǎn)生脈寬調(diào)制輸出信號，控制調(diào)諧器的增益，確保當(dāng)輸入信號在較大范圍內(nèi)變化時，輸出信號相對穩(wěn)定，使之滿足A/D轉(zhuǎn)換所需的信號電平；信號AGC（AGC2）為數(shù)字窄帶AGC，其作用是完成數(shù)字帶寬的功率優(yōu)化，通過相關(guān)軟件編程，將AGC的時間常數(shù)用微碼進行讀寫，其值反映有用頻道內(nèi)信號的功率映射，可以用來反映接收到的衛(wèi)星信號強弱，并且信號沒有經(jīng)過復(fù)雜的處理流程，因此響應(yīng)速度比較快，基本上可以用來作為天線自動跟蹤參考信號。但是由于信號AGC2沒有經(jīng)過處理和優(yōu)化，精度和速度都不是很好，同時由于接收機與天線控制器不是一體的，若直接從數(shù)字接收機中引出主AGC1，硬件設(shè)置比較麻煩，還有可能影響接收機的接收效果。

筆者采用夏普公司的BS2F7HZ0194一體化調(diào)諧解調(diào)器，以TMS320F2812為控制器，設(shè)計專用的AGC電平提取模塊提取AGC1信號。

2 硬件設(shè)計

AGC電平信號提取模塊的硬件電路由BS2F7HZ0194，TMS320F2812 DSP及外圍電路組成。在分析模塊硬件組成的基礎(chǔ)上重點分析模塊的硬件電路及工作原理，AGC電平提取模塊的硬件電路框圖如圖1所示。

圖1 AGC電平提取模塊的硬件電路框圖

AGC電平提取模塊的輸入信號為天饋系統(tǒng)傳遞過來的第一中頻RF信號，輸出信號為AGC電平信號。BS2F7HZ0194依據(jù)控制器 TMS320F2812（TMS320F2812通過并口讀取天線控制器發(fā)送的寫頻率）通過I2C總線接口傳遞過來的衛(wèi)星頻道參數(shù)和AGC可編程閾值，將輸入的第一中頻RF信號調(diào)諧處理，BS2F7HZ0194即可輸出模擬量的AGC電平信號，經(jīng)過低通濾波電路后，再通過AD7865數(shù)字化后供天線控制器使用。

3 軟件設(shè)計

AGC電平提取模塊工作時，控制器TMS320F2812首先完成初始化（由于控制器與STV0299通信是基于I2C協(xié)議，初始化中用DSP的2個通用端口構(gòu)建I2C總線），然后，BS2F7HZ0194依據(jù)I2C總線接口傳遞過來的衛(wèi)星頻道參數(shù)和AGC可編程閾值，將輸入的第一中頻RF信號調(diào)諧處理，便可得到需要的AGC電平信號。

在AGC電平信號提取模塊中，控制器TMS320F2812通過I2C總線控制STV0299。調(diào)諧時，STV0299根據(jù)控制器所給的頻道參數(shù)，通過I2C總線送到PLL的VCO電路，作為PLL電路的分頻比，使VCO產(chǎn)生與輸入頻率成整數(shù)倍的信號。該信號隨頻道參數(shù)的改變而變化，從而控制變頻器將輸入的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)成第二中頻信號。調(diào)諧輸出端有一個90°移相器，用來將中頻放大器輸出的中頻信號分成2個相位相差90°的中頻信號，即I和Q信號[3]。進入STV0299解調(diào)器I/Q信號的模數(shù)與一個可編程閾值（可在AGC1寄存器中設(shè)定）進行比較，其差值經(jīng)積分后，變換成一個脈沖密度調(diào)制信號去驅(qū)動AGC輸出，由此產(chǎn)生了所需的AGC信號。

由于IX2410調(diào)諧芯片的I2C總線是和STV0299解調(diào)器的I2CRPT寄存器的管腳相連的，實現(xiàn)時只是按照I2C的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在I2CRPT寄存器管腳上，模擬了SCL和SDA的時序發(fā)送，而I2C寄存器管腳上的具體值則有標(biāo)準(zhǔn)的I2C配置寫入，即控制器TMS320F2812通過I2C總線寫入，因此對IX2410調(diào)諧芯片的PLL電路的操作轉(zhuǎn)變成了對STV0299 I2CRPT寄存器的操作。

因此，控制器TMS320F2812通過I2C總線操作STV0299的I2CRPT寄存器和AGC1寄存器，可成功提取出所需的AGC信號。

1）I2CRPT寄存器的配置

對I2CRPT寄存器的配置首先是設(shè)定其工作模式，依次向I2CRPT寄存器中寫入IX2410調(diào)諧芯片所需的配置信息。

（1）I2CRPT寄存器工作模式的設(shè)定

I2CRPT寄存器可以設(shè)定成兩種工作模式，選用I2C Repeater模式來控制PLL電路，由于每次只能對I2CRPT寄存器設(shè)定一個值，所以為了模擬I2C協(xié)議，每次需要改變時鐘腳或數(shù)據(jù)腳時，都必須重新配置STV0299的I2CRPT。

（2）IX2410調(diào)諧芯片配置信息

IX2410調(diào)諧芯片需要配置的信息有頻率字、泵電荷值、參考分頻比、VCO選擇位、低通濾波器選擇位、測試模式、參考頻率輸出使能位。

通過I2CRPT寄存器向IX2410調(diào)諧芯片寫配置信息按照圖2流程。配置信息有3個循環(huán)，那么在寫IX2410配置信息時，在每個循環(huán)開始時，必須重新配置STV0299的I2CRPT，即將STV0299的I2CRPT工作模式設(shè)定為I2C Repeater模式。

圖2 寫配置信息流程

2）AGC1寄存器的配置

I/Q輸入信號的模數(shù)與可編程閾值進行比較，其差值經(jīng)積分后，該信號變換成一個脈沖密度調(diào)制信號去驅(qū)動AGC輸出?？删幊涕撝档脑O(shè)置比較簡單，也就是對STV0299內(nèi)的AGC1寄存器通過I2C進行操作。

4 試驗與結(jié)果分析

在試驗中，采用普通接收機接收亞太5號衛(wèi)星（經(jīng)度138°）上的長城衛(wèi)星電視平臺（下行頻率為12537 MHz、符號率為41250 ksymbol/s、垂直極化），測得AGC模擬量的輸出范圍為0.986～3.666 V，再經(jīng)過AD7865數(shù)字化后，其電視屏幕信號強度與AD輸出值如表1所示。

表1 屏幕信號強度與AD轉(zhuǎn)換值的對應(yīng)關(guān)系

在試驗過程中，屏幕顯示信號強度與AGC信號AD轉(zhuǎn)換值有時不是成一定的對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是向IX2410調(diào)諧芯片寫配置信息時，對各位的配置沒有完全按照圖2所示流程進行配置，經(jīng)過調(diào)整，即可得到表1所示對應(yīng)關(guān)系，AGC信號強度能如實反映衛(wèi)星電視接收機接收信號強弱，并且由于AGC模塊與接收機是獨立的，在采集AGC信號時，完全不會影響接收機的接收效果。

5 小結(jié)

試驗表明，利用TMS320F2812 DSP的I/O接口模擬I2C總線時序，控制BS2F7HZ0194一體化調(diào)諧解調(diào)器，提取AGC信號作為反映天線接收信號強弱的參考量是可行的。

[1]鄧圻貴.數(shù)字機頂盒原理、應(yīng)用與維修[M].北京:人民郵電出版社，2005.

[2]鄭雯，翟希山，王志廣，等.數(shù)字電視原理、傳輸與接收[M].北京:人民郵電出版社，2006.

[3]易孝龍，楊德鵬，王宏遠(yuǎn).一種單片數(shù)字衛(wèi)星接收機高頻頭方案的原理及應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2005，29（2）:33-35.