中频数字接收机的设计与实现

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1、中频数字接收机的设计与实现DESIGNANDIMPLENTATIONOFANIFDIGITALRECEIVER崔斌斌哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：TN911.72国际图书分类号：621.396.969.3工学硕士学位论文中频数字接收机的设计与实现硕士研究生：崔斌斌导师：赵彬副教授申请学位：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：电子与信息技术研究院答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN911.72U.D.C.:621.396.969.3Dissertationf

2、ortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLENTATIONOFANIFDIGITALRECEIVERCandidate:CuiBinbinSupervisor:AssociateProf.ZhaoBinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringAffiliation:SchoolofElectronicsandInformationTechn

3、ologyDateofDefence:July,2007Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要软件无线电的设计思想之一是将A/D转换器尽可能靠近天线，即把A/D从基带移到中频甚至射频，把接收到的模拟信号尽早数字化。然而，由于受器件水平的制约，直接对射频信号采样处理还有一定难度。在保留软件无线电通用、灵活、开放特点的前提下，目前普遍采用了中频数字化方案。数字中频技术是目前软件无线电技术中发展最迅速的一项技术，基于软件无线电

4、技术的中频数字化接收机已经成为现代雷达、通信、测控系统的重要组成部分。因此，研究中频数字化接收机技术有重要的意义。首先，简单介绍了单脉冲雷达的工作原理，以及数字接收机的国内外发展现状，提出了基于FPGA（FieldProgrammableGateArray）+DSP(DigitalSignalProcessor)结构的单脉冲雷达中频采样数字接收机实现方案，并对接收机的工作流程进行了简单叙述。接着介绍了中频采样数字接收机的相关理论，主要包括带通采样定理，正交解调，数字下变频，滤波器的多相结构等内容。然后重点研究基于FPGA的中频正

5、交解调接收机的实现：首先介绍了FPGA的发展状况和应用前景，然后针对某种具体的中频数字化接收机参数，以抽取滤波器的多相滤波结构为基础，经过推导变换，在一定条件下得出了含抽取数字化正交解调接收机的最优结构。设计采用了两级级联的FIR滤波器，在FPGA上实现了最优结构的正交解调接收机，采用ModelSim和Matlab对其进行了联合仿真，仿真结果表明此设计完全满足要求。其次介绍基于FPGA的FFT处理器的设计与实现，为了满足对高速信号FFT实时实现，选择了时间抽取基2算法的流水线结构。首先用Matlab对此算法进行了仿真验证，然后在

6、FPGA上对16位定点FFT进行了设计实现与仿真，并对结果误差进行了分析，对IFFT的实现进行了分析。从测试结果可以看出，输出能够保持理论上的频率特性，FFT结果的动态范围达到了70dB，工作时钟可以达到50MHz以上，设计是可行的。最后完成了其它一些关键模块的设计与实现，并以一个通道的接收为例，设计实现了系统的控制模块。关键词数字接收机；正交解调；FPGA；FFT；联合仿真-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractOneoftheimportantconceptionsofSoftwareRadioistomakeA

7、/Dconverterclosetoantenna,weshouldconvertIFanalogsignalevenRFanalogsignalintodigitalsignal.However,limitedbythecurrenttechnicallevelofthechip,itisdifficulttorealizeRFsignaldigitalization.Thus,IFsignaldigitalizationbecomestheprevalentchoice.Today,thetechnologiesofIFsi

8、gnaldigitalizationisoneoftechnologiesbeingreatprogressofSoftwareRadio.IFdigitalizedreceiverhasbecomesoneofthemostimportantpartsofra