宽带射频数字接收机技术的研究

论文摘要

随着电子技术的不断发展,数字电路的优势使设备的数字化成为一个必然趋势。在无线通讯中,接收机的数字化是电子系统数字化的重要内容之一,数字化接收机的研究具有非常重要的现实意义。数字化理论的成熟、微电子技术的高速发展使得宽带射频数字化接收机的实现成为可能。本文针对某数字T/R组件,提出一种基于带通采样定理、多项滤波的高效数字下变频结构,在此结构基础上设计了某宽带射频数字化接收机的方案,并且根据此方案完成了数字下变频硬件的FPGA(Fieled Programmable Gate Arry,现场可编程门阵列)实现及系统的硬件设计。计算机仿真测试结果表明,该系统工作正常满足系统所提出的指标。本文主要工作如下:1.介绍射频数字化相关理论:采样量化理论、正交解调、多速率信号处理、数字滤波器理论及实现手段。2.根据传统的数字下变频结构,提出一种基于带通采样定理的高效数字下变频结构,并对其进行了理论分析和验证。3.完成了某宽带射频数字化接收机的硬件系统方案设计,并完成了基于FPGA的DDC(Digital Down Converter,数字下变频)系统实现与高速数据缓存。4.完成了FPGA内部系统的仿真测试与分析,测试结果表明系统能满足指标要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 数字接收机的发展现状及趋势
• 1.3 A/D转换技术的发展状况
• 1.4 数字下变频产品的现状
• 1.5 FPGA 在数字下变频领域的应用
• 1.6 本文主要内容
• 1.7 本文结构
• 第二章 射频数字化接收机及相关理论
• 2.1 射频数字化接收机原理
• 2.1.1 射频数字化接收机原理
• 2.1.2 射频数字化接收机的优点
• 2.2 射频数字化理论
• 2.2.1 采样量化理论
• 2.2.2 数字下变频（DDC）
• 2.2.3 正交变换原理
• 2.2.4 数控振荡器（NCO）原理
• 2.2.5 数字滤波
• 2.2.6 整数倍抽取原理
• 第三章 射频数字化接收机方案设计与仿真
• 3.1 射频宽带数字化接收机系统方案设计
• 3.2 常用高效数字下变频结构
• 3.3 基于带通采样的高效DDC结构
• 3.3.1 基4 的高效结构
• 3.3.2 抽取倍数不为4 整数倍情况下的高效结构
• 3.4 CIC滤波器性能分析
• 3.4.1 非线性相位
• 3.4.2 级联级数以及抽取倍数的选取
• 3.4.3 带内容差分析
• 3.5 多级抽取方案的研究
• 3.6 系统总体实现结构框图
• 第四章 射频数字化接收机的系统实现
• 4.1 系统方案框图及相应设计思想
• 4.2 系统器件的选择
• 4.2.1 A/D转换芯片
• 4.2.2 FPGA以及配置芯片
• 4.2.3 时钟管理芯片
• 4.3 FPGA内部结构与实现
• 4.3.1 时钟管理芯片配置模块
• 4.3.2 高速数据分路模块
• 4.3.3 数据时钟域转换模块
• 4.3.4 时钟管理模块
• 4.3.5 数字下变频模块及乒乓存储模块
• 4.3.5.1 基于DA算法的滤波器的实现
• 4.3.5.2 A/D输出格式转二进制补码格式
• 4.3.5.3 基于带通采样定理的数字下变频模块
• 4.3.5.4 8 倍抽取5 级级联CIC滤波器
• 4.3.5.4.1 处理增益
• 4.3.5.4.2 输出位宽的选择
• 4.3.5.4.3 累加溢出
• 4.3.5.5 5 倍抽取模块
• 4.3.5.6 2 倍抽取模块
• 4.3.5.7 乒乓存储模块
• 4.3.5.8 系统整合
• 4.4 电路板设计
• 4.4.1 高速数字系统中线路的传输线效应
• 4.4.2 LVDS差分接口标准的应用
• 4.4.3 对于PCB板材质的选取
• 4.4.4 其它设计注意事项
• 第五章 系统仿真测试及结果分析
• 5.1 输入线性调频信号测试
• 5.2 系统幅相一致性测试
• 5.2.1 幅相一致性测试原理
• 5.2.2 幅相一致性测试
• 5.3 测试结果分析
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果
• 个人简介