基于DSP的气象传真接收机信号处理模块设计刘繁明，王振鹏*510152025303540（哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨150001）摘要：针对现有气象传真机信号处理模块大量使用模拟器件、体积大、功耗高、不利于模块的小型化、且因模拟器件性能受环境影响较大，致使接收机图像接收质量收到影响等不足。设计数字化信号处理模块，通过软件实现FSK信号解调，用CPCI总线替代传统总线。应用实践表明，该方案提高了传真机的数字化程度，有效避免因信号精度不高而影响图像处理效果等情况，并加强了传真机图像保存和后续处理的能力，满足工程应用需要。关键词：气象传真接收机；数字信号处理器；频移键控；软件解调；CPCI总线中图分类号：TN917.8DesignoftheWeatherFacsimileReceiverSignalprocessingmoduleBasedonDSPLIUFanming,WANGZhenpeng(HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001)Abstract:Theweatherfacsimilesystemisanimportantwayfortransmittingweatherinformationanditalsoplaysanimportantroleinensuringthesafetyofmarine.Thecurrentmeteorologicalfacsimilesignalprocessingmodule,usingalargeamountofanalogdevices,largevolume,highpowerconsumption,arenotbeneficialforminiaturization,andtheanalogdevicesareeasilyaffectedbytheenvironmental,whichmakesthereceiverreceivingqualityaffectedduetolackofdigitalsignalprocessingmodule.Thepracticalapplicationprovesthattheschemeimprovesthefaxmachineandenhancesthecapacityofthefacsimileimagestorageandsubsequentprocessing,whichmeettheneedsoftheengineeringapplications.Keywords:WeatherFacsimileReceiver;DigitalSignalProcessor;FSK;Softwaredemodulation;CPCI0引言在航海事业蓬勃发展的今天，海上安全得到极大的关注，海上船舶安全保障设备的研制越来越受到人们的重视。为保证船舶的安全航行，世界气象组织(WMO)要求各国在船舶上安装气象传真接收机[1]。信号处理模块是整个气象传真接收机实现信号模数转换，并将数字化之后的图像信号上传给人机界面的核心部分，该部分性能和结构直接影响整个接收机气象图像的合成质量。目前最常见的接收机均使用大量模拟器件完成信号的前期处理。模拟器件本身性能受环境变换等因素的影响较大[2]，时常因信号频率不稳而影响图像接收效果。现借鉴软件无线电的思想，设计使用高速模数转换芯片完成模拟信号的采集，并用数字信号处理器（DSP）实现信号解调和对传真机的控制，最后选用CPCI高速工业总线将数据传送给后续图像合成模块。有效提高图像数据精度，为图像的合成及后续处理创造了有利条件。1整体结构设计信号处理模块以TI公司浮点DSP产品TMS320F28335为核心控制器，主要包括模数作者简介：刘繁明，(1963-)，男，教授，主要研究方向：精密仪器及机械、无源导航技术。hrblfm407@hrbeu.cn-1-（A/D）转换电路、控制器电路、总线控制芯片电路、总线接口电路等部分。总体结构如图1所示。45图1气象传真机信号处理模块结构框图A/D转换电路对外部信号进行模数转换；控制器电路以DSP芯片为核心，接收A/D芯片模数转换后得到的数字信号后进行解调处理，并完成对射频前端模块的控制；CPCI总线接口电路以总线接口芯片为核心，完成对CPCI总线的控制和数据上传过程中的缓冲；CPCI50总线为电路板和图像处理及显控模块的数据传递提供硬件通道。2硬件电路设计2.1AD转换电路A/D转换电路对模拟信号进行采样并转换成数字信号，是整个数字信号处理单元的最前端，信号采集的质量对于后续的信号处理至关重要[3]。因而A/D芯片选择时，采样精度要足5560够高以保证最终能够得到清晰的传真图。A/D芯片采样的目标信号是中频7.243KHz、偏频400Hz的FSK信号。由采样定理可知，A/D的采样频率至少是被采样频率的两倍，而在广播电视通信体系中一般选择4倍于被采样频率的A/D芯片[4]，即应选择一款采样频率在30K以上的A/D芯片。经过对现有A/D芯片进行比较和选择，ADI公司的AD1871符合要求，且性价比较高。AD1871有两个24位的转换通道，输入通道有差动输入和单端输入两种模式；芯片支持最大96KHz采样频率；3.3V数字接口...