基于软件无线电的中波接收机研究与实现

论文摘要

软件无线电是当前军事与移动通信领域的研究热点之一,其基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台,使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线,而把尽可能多的无线及个人通信功能用软件实现。这样的无线电系统具有通用性强,可移植性优良,只需修改软件就可以很方便地改变系统调制方式、载频等特点,可谓是继模拟到数字、固定到移动之后,无线通信领域的第三次革命。本文首先对软件无线电的关键理论和技术进行了深入的研究和探讨,包括信号采样的理论、多速率信号处理技术、多相滤波结构、数字滤波器技术和正交变换理论等,并在这些理论的基础上深入研究了调幅和调频信号的数字化调制与解调的原理。基于以上的软件无线电基础理论和基本思想,本文对中波接收机进行深入研究,提出全新的中波数字化接收机的设计方案,还对中波数字化接收机的相关算法做了深入研究,并设计了基于CORDIC算法的AM、FM信号解调模块以及基于查表法的数控振荡器模块,在实际应用中性能优良。并在硬件上实现了中波频段中频信号的采样和软件实时解调。与传统的模拟中波接收机相比,基于软件无线电的中波数字化接收机的硬件部分简单,功能灵活强大,可以通过软件编程实现多种调制信号的解调,易于升级和维护,适应了当今无线通信发展的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 软件无线电发展现状
• 1.3 接收机的发展现状
• 1.3.1 超外差接收机
• 1.3.2 零中频接收机
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 软件无线电关键理论
• 2.1 信号采样理论
• 2.1.1 Nyquist采样定理
• 2.1.2 带通采样定理
• 2.2 多速率信号处理
• 2.2.1 整数倍抽取
• 2.2.2 多相滤波结构
• 2.3 数字滤波器设计
• 2.3.1 窗函数法设计FIR滤波器
• 2.3.2 频率抽样法
• 2.3.3 切比雪夫逼近法
• 2.3.4 分布式算法设计FIR滤波器
• 2.4 数字正交变换
• 2.4.1 正交解调原理
• 2.4.2 基于多相滤波的数字正交变换
• 2.5 信号的调制与解调
• 2.5.1 信号正交调制
• 2.5.2 信号正交解调
• 2.5.3 调幅、调频信号调制与解调的Matlab仿真
• 2.6 本章小结
• 第3章 中波接收机的设计方案
• 3.1 总体设计概述
• 3.2 系统总体设计方案
• 3.3 信号处理模块方案选择
• 3.3.1 DSP方案
• 3.3.2 FPGA方案
• 3.3.3 ASIC方案
• 3.3.4 方案比较
• 3.4 主要芯片选型
• 3.4.1 FPGA芯片选型
• 3.4.2 AD模数转换芯片
• 3.4.3 DA数模转换芯片
• 3.4.4 SDRAM芯片
• 3.5 本章小结
• 第4章 中波接收机的实现
• 4.1 FPGA信号处理模块的设计
• 4.1.1 电源部分
• 4.1.2 配置部分设计
• 4.2 AD转换部分设计
• 4.2.1 LTC2280 的输入电路
• 4.2.2 LTC2280 的输出电路
• 4.3 DA转换部分设计
• 4.3.1 AD9763 的工作模式选择
• 4.3.2 AD9763 的输出部分
• 4.4 SDRAM外部存储器设计
• 4.5 C++设计上层控制界面
• 4.6 数控振荡器设计
• 4.6.1 数控振荡器的实现方法
• 4.6.2 查表法实现数控振荡器
• 4.7 CORDIC算法实现AM、FM信号解调
• 4.7.1 CORDIC算法原理
• 4.7.2 CORDIC算法的FPGA实现
• 4.8 系统的硬件测试
• 4.8.1 测试平台搭建
• 4.8.2 过采样实现AM信号解调
• 4.8.3 欠采样实现AM信号解调
• 4.8.4 过采样与欠采样分析
• 4.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢