短波高动态数字AGC射频前端设计与实现

论文摘要

随着无线电导航技术的不断发展,作为其重要组成部分的射频接收技术也得到了进一步地提升和完善。射频前端主要完成信号的预选滤波、功率放大、自动增益控制(AGC)及下变频等功能。本课题实现的“高动态数字AGC射频前端”工作在短波频段,要求实现宽带、大动态范围、低噪声系数并具有较好的干扰抑制能力。在参考了大量国内外相关资料的基础上,本文对射频前端的体系结构进行了阐述和分析。根据课题的技术指标的要求并考虑到现有器件水平,系统采用了超外差二次变频的体系结构。该结构通过两级变频实现低中频输出,能够得到较高的镜像抑制和稳定的功率放大。该射频前端电路由三部分组成,包括前向通道电路、本振信号源电路和数字AGC电路。前向通道电路实现信号的放大、滤波和变频等功能;本振信号源利用数字频率合成技术实现两路本振信号和一路时钟信号的高精度、低杂散的频率合成;数字AGC电路具有双通道采样能力,能够实现三级数字AGC。其中,数字AGC的检波算法和控制算法在CPLD中实现。本文提出了逐次比较法、CIC滤波器法及正交变换的检波方法,并通过仿真比较了它们的优劣。数字AGC最终采用了正交变换的检波方法和多阈值判决的控制算法,实现了高动态的自动增益控制。根据系统的整体结构,设计并制作了相应的射频前端电路,并通过实际调试和级联测试给出了测试结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 现代接收机体系结构
• 1.2.1 通用超外差接收机结构
• 1.2.2 镜像抑制接收机结构
• 1.2.3 零中频接收机结构
• 1.2.4 数字中频接收机结构
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 射频前端方案设计与参数分析
• 2.1 射频前端技术参数说明
• 2.1.1 射频前端噪声系数
• 2.1.2 射频前端非线性参数
• 2.1.3 射频前端灵敏度与动态范围
• 2.1.4 射频前端干扰现象
• 2.2 技术指标要求
• 2.3 方案设计及参数分析
• 2.3.1 噪声系数与灵敏度分析
• 2.3.2 线性度与无杂散动态范围分析
• 2.3.3 可控增益动态范围分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 射频前端电路设计与实现
• 3.1 射频前端前向通道电路设计
• 3.1.1 预选滤波器的设计
• 3.1.2 低噪声放大器电路设计
• 3.1.3 功率放大器电路设计
• 3.1.4 混频电路设计
• 3.2 射频前端数字 AGC电路设计
• 3.2.1 数字 AGC电路结构
• 3.2.2 数字AGC前向放大电路设计
• 3.2.3 数字AGC反馈控制电路设计
• 3.3 射频前端本振信号源电路设计
• 3.3.1 DDS工作原理及性能特点
• 3.3.2 DDS输出频谱特性分析
• 3.3.3 DDS芯片AD9850
• 3.3.4 基于AD9850的信号源设计与实现
• 3.4 射频前端电路PCB板设计与调试
• 3.5 本章小结
• 第4章 高动态数字 AGC算法研究
• 4.1 数字AGC环路设计
• 4.2 数字AGC中检波方法的实现
• 4.2.1 逐次比较检波方法
• 4.2.2 基于CIC滤波器的检波方法
• 4.2.3 基于正交变换的检波方法
• 4.2.4 检波方法的比较
• 4.3 数字AGC中控制算法的实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 射频前端测试结果及分析
• 5.1 AGC范围测试结果
• 5.2 输出平坦度测试结果
• 5.3 镜像频率抑制度测试结果
• 5.4 互调抑制度测试结果
• 5.5 中频抑制度测试结果
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A