甚低频信号侦收系统射频前端设计与实现

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文甚低频信号侦收系统射频前端设计与实现硕士研究生：唐慧怡指导教师：孙志国副教授学科、专业：信息与通信工程论文主审人：张晓林副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文甚低频信号侦收系统射频前端设计与实现硕士研究生：唐慧怡指导教师：孙志国副教授学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeo

2、fM.EngDesignandImplementationofRFFrontofVLFSignalSurveillanceSystemsCandidate:TangHuiyiSupervisor:AssociateProf.SunZhiguoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEn

3、gineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权

4、保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日甚低频信号侦收系统射频前端设计与实现摘要甚低频信号能够穿透海水、深入岩层，且具有传播稳定、损耗较小的特点，在潜艇通信

5、、远洋通信、地下通信、校时以及地质探矿等方面，得到日益广泛的应用[1]。与此同时，随着各国军备竞赛的不断升级，甚低频侦收系统在各项特种通信中，作用愈发关键。在侦收系统中，射频前端作为接收机性能的决定性模块亟需得到更加深入研究。甚低频虽然频率低，但在30kHz的频段内侦查100Hz带宽左右的信号使得全频带信号处理部分成为一个难点。此外，带宽较宽，信号幅度变化范围大，导致增益带宽积变大，因此受噪声影响更多，导致灵敏度受限。由此导致灵敏度成为射频前端设计时一个不可回避的问题。射频前端决定了大部分的接收机性能，是接收机设计的核心部分。本文以甚低频高分辨率侦收系统为研究目标，研

6、究并设计抗噪声，高动态范围且能够处理全带宽信号的的侦收前端。该侦收前端主要包含模拟信号处理和数字信号处理两部分。在模拟信号处理方面，对自动增益控制（AutomaticGainControl，AGC）部分从电路结构和控制算法两方面进行了设计，并且添加了有源滤波器以便在减小衰减的前提下降噪和抑制互调。在AGC电路结构设计方面，通过对不同AGC的结构功能进行比较，选择了以前馈为主后馈为辅的数字AGC系统结构。对于不同的信号状态可以选择相应的控制模式。扩大了接收机的动态范围。在检波算法方面，采用FFT+CORDIC的运算模式。相比于常规检波算法，该算法在侦查宽带内的窄带信号方

7、面具有更强大的优势，适用于信号频带内存在多个信号，可以展现整个频带内的信号，针对某个信号进行控制。在数字处理模块，对AGC处理过的数据进行进一步的频谱分析。为态势感知和后续信号盲处理做铺垫。在这个模块，将AD采样得到的信号进行混频，本振由检波算法中的FFT的结果加上DDS产生的，可以尽最大可能降低混频之后的信号频率。之后进行滤波，最后进行抽取处理。所有处理过程均在FPGA平台上进行处理，利用chipscope做实时频谱显示。根据上述方案和实际的设计指标，对这个课题进行了设计和实现，制作了相应的PCB电路板和软件无线电处理平台。通过实际的级联和调试，最