短波接收机本振源及前端电路控制系统的设计与实现

论文摘要

短波通信作为一个适用性非常广泛的技术,已遍布于民用和军事的各个领域。随着各方面技术的不断进步,现代短波通信正在向高速、宽带、强抗干扰能力、智能化、组网等方面发展,用新的技术来改造短波通信设备具有及其重要的意义。特别是软件无线电概念的提出,改变了短波收发信机的结构。本文的研究目的在于构建基于软件无线电的短波通信的通用的硬件平台。文中首先简要介绍了本课题的研究背景和意义,在此基础上给出了短波接收机高频前端的设计框图。本文中的研究内容包括本振源和控制系统两个方面。结合前端电路的设计要求,分析比较了本振源设计的几种方案,确定了采用直接频率合成的方案来设计本振源。在理论上对直接数字频率合成的的基本原理和输出信号的特性进行了分析,并在QUARTUS的环境下采用VERILOG硬件描述语言设计了DDS的各个分立和顶层模块,用QUARTUS的时序仿真工具对其进行了仿真,仿真结果与设计相符。将设计结果载入到可编程逻辑器件,用示波器和频谱仪等仪器测试和记录了相应的结果,并给出了相应的分析。短波高频前端预选滤波器部分将短波频段分为8个波段,每个波段的结构相同,都采用变容二极管组成的电调谐器,通过改变加在变容二极管两端的反向电压来改变谐振回路的电容,从而改变谐振频率达到选频的目的。从高频前端控制系统的需求出发,设计了微控制器系统的硬件,并编写了简单的人机界面,实现前端接收电路的通道控制、电调谐、本振源输出信号频率的改变等任务的统一管理。设计和制作了电路板,完成软硬件的调试,给出了测试的结果,性能达到设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 短波接收机高频前端系统介绍
• 1.3.1 前端电路的主要技术指标
• 1.3.2 本振源的主要技术指标
• 1.3.3 前端系统总体框图
• 1.4 研究内容和结构安排
• 第2章 直接数字频率合成（DDS）技术
• 2.1 本振信号源的实现方案
• 2.1.1 间接式频率合成
• 2.1.2 直接数字频率合成
• 2.2 直接数字频率合成
• 2.2.1 DDS的基本原理
• 2.2.2 DDS的基本结构
• 2.3 DDS信号的频谱分析
• 2.3.1 DDS理想频谱的分析
• 2.3.2 DDS的杂散特性
• 2.3.3 DDS噪声特性的分析
• 2.4 DDS系统噪声抑制方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 直接数字频率合成本振源的实现
• 3.1 总体设计框图
• 3.2 开发平台
• 3.2.1 CPLD概述
• 3.2.2 Quartus Ⅱ概述
• 3.3 DDS主体部分设计
• 3.3.1 累加器
• 3.3.2 波形存储器
• 3.3.3 与微控制器接口设计
• 3.3.4 顶层设计
• 3.3.5 仿真
• 3.4 本振辅助电路设计
• 3.4.1 时钟产生电路
• 3.4.2 D/A转换电路
• 3.4.3 混频电路
• 3.4.4 滤波器
• 3.5 本章小结
• 第4章 控制系统设计
• 4.1 相关硬件设计设计
• 4.1.1 电调谐器
• 4.1.2 控制系统
• 4.2 控制系统软件设计
• 4.2.1 本振控制
• 4.2.2 通道控制
• 4.2.3 电调谐
• 4.2.4 控制系统软件流程
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统实现与测试
• 5.1 系统实现
• 5.2 测量结果
• 5.2.1 电调谐结果测试
• 5.2.2 本振源测试
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文