基于FPGA的信道化中频接收机设计与仿真实现研究

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软件无线电(Software Radio)具有高度灵活性、开放性,很容易实现与现有和未来多种电台的兼容,能最大限度的满足了互联互通的要求。而基于多相滤波器组的信道化软件无线电接收技术以其固有的全概率接收、降采样速率以及其大幅提高运算速率的能力越来越受到重视。本文主要研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)的软件无线电信道化中频接收技术设计与实现。首先介绍了软件无线电的基本概念以及其发展状况,深入讨论了软件无线电的基本理论,主要介绍了设计中所用到的带通采样技术、信号的抽取技术与多相滤波技术。然后简要介绍了信道化中频接收机的射频(Radio Frequency,RF)前端接收技术,设置宽中频超外差接收机射频前端的设计指标,给出了改进的实信号滤波器组低通型实现结构,并依此推导和建立了实信号多相滤波器组信道化中频接收机的数学模型。最后基于EP1S80开发平台实现了实信号多相滤波器组信道化的中频接收机。给出了多相滤波器、抽取运算、FFT运算、信道划分以及复乘运算的设计方案。仿真结果表明,该接收机能够实现对中频信号的正确接收,验证了系统设计的可行性。

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ABSTRACT

第1章绪论

1.1 课题研究背景

1.1.1 软件无线电的概念

1.1.2 软件无线电的关键技术

1.2 软件无线电发展概况和现有水平

1.3 课题研究的主要内容

第2章信道化中频接收机的理论基础

2.1 软件无线电中的采样技术

2.1.1 基本采样理论——Nyquist采样定理

2.1.2 带通采样技术

2.2 多速率信号处理

2.2.1 信号的抽取

2.2.2 抽取系统中的几个恒等关系

2.3 多相滤波技术

2.3.1 滤波器组的概念

2.3.2 信号的多相表示

2.3.3 多相滤波结构

2.4 本章小结

第3章信道化中频接收机的结构与数学模型

3.1 模拟前端电路选择与设计原则

3.2 基于多相滤波器组的信道化接收技术

3.2.1 信道化的基本概念

3.2.2 滤波器组的低通型实现

3.2.3 基于多相滤波器组的实信号中频接收机模型

3.3 本章小结

第4章系统结构设计与仿真实现

4.1 EP1S80研发平台简介

4.2 多相滤波器组信道化中频接收的FPGA仿真实现

4.2.1 FPGA实现结构

4.2.2 仿真结果与分析

4.3 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

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