基于微处理器的数字信号传输性能分析仪的研究

摘要：根据数字基带传输系统的基本原理，设计了一套基于微处理的简易数字信号传输性能分析仪，系统主要由数字信号发送模块、信号传输模块和数字信号接收分析模块三部分构成，其中信号发送模块由数字信号发生器和信道模拟低通滤波器等组成。整个系统采用微处理器STM32F103实现码元速率的控制、信道切换、噪声电平调节、扩频与解扩以及同步信号的提取。系统经测试，解码的曼彻斯特编码数据与发送端完全一致，同步信号稳定和可靠。
关键词：传输性能分析仪；微处理器；曼彻斯特编码；眼图

0 引言
随着数字传输技术的广泛应用，需要更多各种各样的通信测试仪器完成系统参数的测量与调试。数字传输性能分析仪作为一种数字通信系统设计与检测的设备在数字传输系统的工程施工与日常维护中发挥着重要的作用。本论文设计的是采用STM32F103实现的简易数字信号传输性能分析仪，其传输数据速率为10～100kb／s范围，并以10kb／s步进可调，设计的截止频率为100kHz、200kHz与500kHz三个可选低通滤波器，其带外衰减大于40dB／10倍频程，通带增益在0．2～4．0范围内可调；并且设计了一个数据率为10Mb／s的m序列作为信道的加性噪声，其输出峰峰值为100mV～TTL电平可调。

1 系统方案实现
根据设计要求，构建了图1所示的系统方框图，整个系统主要包括信号发送部分和信号接收部分。发送部分主要包括基于STM32F103的ARM最小系统板及其构成的人机交互界面，m码高速伪随机信号发生器，m码数字信号发生器及曼彻斯特编码电路，截止频率为100kHz、200k Hz、500kHz的3种通带增益可调的低通模拟滤波器；接收部分主要包括信号接收预处理电路和基于ARM平台的信号处理平台。

2 软硬件实现
2．1 信源电路
本系统所使用的信源为m序列与曼彻斯特码两种，其中m序列V1的生成多项式为f1(X)=1+x2+x3+x4+x8，将其输出与时钟相异或可得曼彻斯特码输出。为了可控输出信号的码型，如图2所示的双输入端异或门的输入clk(clk为m序列发生器的时钟)端添加了一个双输入的与门，当CNT=1时，控制异或门输出m序列的曼彻斯特码编码；当CNT=0时，控制异或门输出系统所需的m序列。系统测试信道传输特性时所需的信号曲它们提供。