Entwicklung eines System On a Programmable Chip zum Empfang von HF-Signalen

Entwicklung eines System On a Programmable Chip zum Empfang von HF-Signalen
 

Aktuelle Endgeräte müssen eine Vielzahl an möglichen Frequenzbändern beherrschen. Um die zukünftige Erschließung neuer Frequenzbänder flexibel zu ermöglichen, wird ein großer Teil der Signalverarbeitung digital und in Software erledigt.
 
Ein solches Software-Defined-Radio-System wird für den Empfang von UKW-Hörfunk auf einer Entwicklungsplattform mit FieldProgrammable Gate Array aufgebaut. Die Bandpassunterabtastung erlaubt die Digitalisierung von analogen Signalen bei niedriger Abtastrate als der zweifachen maximalen Signalfrequenz. Mit der Direct Digital Synthesis werden Sinus- und Kosinus-Signale digital erzeugt. Diese können für eine Testsignalgenerierung oder für die Digital Down Conversion eingesetzt werden. Bei der Digital Down Conversion wird das auf einer Zwischenfrequenz aufmodulierte Eingangssignal in ein Basisbandsignal mit Inphase- und Quadratur-Komponenten zerlegt. Das ist Grundlage für viele Demodulationsverfahren. Zusätzlich kann durch Cascaded-Integrator-Comb- und Finite-Impulse-Response-Filter die Abtastrate zur weiteren Verarbeitung reduziert werden. Die FM-Demodulation erfolgt in der Arctan-Methode, die sich durch Umformung sehr gut in Hardware implementieren lässt. Das wurde zuerst durch Simulation und anschließend durch Hardwaretests verifiziert.

Es ist damit gezeigt, dass ein Software-Defined-Radio-System in einem FPGA implementiert werden kann und damit flexibel an neue Signalformen anpassbar bleibt.
 
Matthias Schraml, Juni 2014