多通道中频数字接收机的设计与实现

论文摘要

随着软件无线电技术和数字化技术的高速发展使得数字化收机的研制成为现实。同传统的模拟中频接收机相比,数字化接收机具有相位分辨率高、通道一致性好、抗干扰能力强、配置灵活等优点。在雷达对抗侦察中,数字化接收机得到了越来越广泛的应用。因此,研究高性能的数字化接收机,对适应现代越来越复杂电磁环境和各种无线电接收需求都具有十分重要的现实意义。论文主要对中频数字接收机的相关技术和理论进行研究。在理论研究的基础上,完成了五通道中频数字接收机的研制。论文研究的主要内容包括以下几方面：针对雷达导引头接收到的脉冲信号宽度是随机的这一特点,提出了脉宽匹配滤波器的设计方法和模型。对于脉冲宽度不同的信号采用不同的滤波器进行处理,提高了宽脉冲情况下的信噪比增益。对瞬时测频方法进行了研究,对基于Prony的频率估计方法、基于FFT的频率估计方法以及基于FFT的Rife频率估计方法进行了理论研究和仿真分析,提出了对Rife算法的改进方法,测频精度更加精确。研究了对脉内信号调试方式的识别方法。在分析了几种常用的脉压雷达调制信号的特征的基础上,介绍了一种对信号进行粗分类的方法。然后介绍了对PSK信号和调频信号类型的识别方法,包括基于时域瞬时累加自相关的PSK信号的识别方法和基于时频方法的调频信号的识别方法,并对这几种方法做了相应的MATLAB仿真分析,具有很好的识别效果。最后介对五通道中频数字接收机的设计与软硬件实现进行了阐述。对方案的设计,器件的选择、硬件电路的设计以及软件程序的设计都做了详细的说明。并对系统进行了测试,结果证明了方案的正确性。系统工作具有实时性,高效性以及低功耗等优点,具有一定的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 数字接收机的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 基于脉宽匹配数字滤波器的设计
• 2.1 脉冲信号的频谱分析
• 2.1.1 单脉冲信号
• 2.1.2 脉冲重复信号
• 2.1.3 脉冲信号通过不同带宽滤波器的仿真分析
• 2.2 数字滤波器的理论基础
• 2.2.1 FIR滤波器的窗函数设计
• 2.2.2 最佳滤波器设计
• 2.2.3 想滤波器性能分析
• 2.2.4 滤波器设计考虑因素
• 2.3 基于脉宽匹配的数字滤波器的设计
• 2.4 基于脉宽匹配的数字滤波器的硬件实现问题
• 2.5 本章小结
• 第3章 瞬时测频方法的研究
• 3.1 基于Prony的频率估计方法
• 3.2 基于FFT的测频方法
• 3.3 基于FFT的Rife算法
• 3.3.1 基于FFT的Rife修正算法
• 3.3.2 改进的Rife算法频率估计
• 3.4 本章小结
• 第4章 脉压信号调制方式识别
• 4.1 脉内调制信号特征分析
• 4.1.1 相位编码信号的特征分析
• 4.1.2 线性调频信号的特征分析
• 4.1.3 非线性调频信号的特征分析
• 4.2 一种粗分类的调制方式识别方法
• 4.3 基于时域累加瞬时自相关的PSK信号参数估计
• 4.4 基于时频分析的参数估计
• 4.5 本章小结
• 第5章 五通道中频数字接收机的总体设计
• 5.1 器件的选择
• 5.1.1 ADC芯片的选择
• 5.1.2 时钟芯片的选择
• 5.1.3 FPGA的选择
• 5.1.4 其它芯片的选择
• 5.2 五通道数字接收机的硬件设计
• 5.2.1 采样电路的设计
• 5.2.2 时钟电路的设计
• 5.2.3 电源设计
• 5.3 五通道数字接收机的软件实现
• 5.3.1 数字正交解调
• 5.3.2 脉宽匹配滤波器的实现
• 5.3.3 相位差的提取
• 5.3.4 通道不一致性校正
• 5.3.5 时钟管理
• 5.3.6 高灵敏度脉冲流
• 5.4 系统测试及结果分析
• 5.4.1 测试内容
• 5.4.2 测试过程及结果分析
• 5.5 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