多通道双频高频雷达接收机模拟前端的设计
宽带接收机前端射频电路设计——可重构射频混频器设计的开题报告
宽带接收机前端射频电路设计——可重构射频混频器设计的开题报告一、论文选题背景和研究意义随着通信技术的日新月异,对高速宽带应用的需求不断提高,宽带通信系统的设计也日益变得复杂。
而在宽带通信系统的设计中,宽带接收机前端射频电路是其中的重要组成部分。
射频电路的设计对于整个系统的性能和稳定性具有至关重要的影响。
因此,对宽带接收机前端射频电路的设计研究具有很高的实际意义。
在射频电路的设计中,一个常见的问题是需要对不同频率的信号进行信号处理。
例如,当接收机需要接收多个信号时,需要进行信号的混频处理,将所接收到的信号转换到基带中进行进一步的处理。
此时,混频器成为了关键的组成部分。
然而,不同信号在不同频率下的接收需要不同的混频器,这导致了混频器在设计中具有一定的困难性。
因此,研究可重构射频混频器设计是极为必要的。
二、国内外研究现状目前,国内外对可重构射频混频器的研究已经有了一定的进展。
例如,国外学者设计了一种基于宽带集成技术的可重构射频混频器,该混频器能够在10GHz到20GHz频率范围内实现多种混频功能,具有优异的性能指标。
国内也有许多学者对此进行研究,例如利用CMOS工艺制作低电流混频器的研究,以及利用GaAs工艺实现双模混频器的研究等。
然而,当前射频混频器设计中存在一些问题。
例如,目前使用的混频器在频段扩展和功率要求方面存在局限性,而且实现复杂且成本较高。
因此,需要在混频器设计中寻求新的技术路线,以解决目前存在的问题。
三、研究内容和技术路线本文将研究可重构射频混频器的设计技术,对技术进行一定的探讨和应用。
研究内容如下:1. 初步研究射频混频器的基本理论和相关技术知识,了解射频混频器的工作原理和现有的技术路线。
2. 研究可重构射频混频器的设计方法,通过设计具有可重构性质的混频器,使其能够适应不同频率下的信号处理。
3. 利用软件仿真,优化混频器的设计参数,提高混频器的工作性能。
4. 制作混频器原型,并进行实际测试。
多通道数字接收机的设计与实现
Vo .9 1 1
No3 .
电 子 设 计 工 程
E e t nc De i n E g n e i g lc r i sg n i e rn o
2 1 年 2月 01
F b 2 1 e . 01
多通道数字接收机 的设计 与实现
张春 杰 ,李冬 温 ,胡 建波
p a e e t ci n x e me tl r s l h w t a h y t m a h h r c e sis o o o t ih p e ii n s l h s xr t .E p r n a e u t s o h tt e s se h s te c a a t r t f lw c s ,h g r c s , i e a o i s i c o mp
( 尔滨 工 程 大 学 信 息 与 通信 工程 学 院 ,黑 龙 江 哈 尔 滨 1 0 0 ) 哈 5 0 1 摘 要 :为 了解 决传 统 模 拟 中频 接 收 机 相 位 分 辨 率低 等 缺 点 , 出一 种 基 于 软 件 无线 电 的 中频 数 字 接 收 机 技 术 。针 对 提
中图 分 类 号 : N 1. T 9 1 7
文献标识码 : A
文 章 编 号 :17 — 2 6 2 1 )3O 3 - 4 6 4 6 3 (0 10 - 0 4 0
De i n n m p ee sg a d i l m nt to fm lic n ldi ia e e v r
Ab t a t n O d rt ov h h r o n s o o h s e ou i n o h r d t n l s l t e i tr d ae f q e c s r c :I r e o s le t e s ot mi g flw p a e r s l t ft e t i o a i ai n eme i t r u n y c o a i mu v e r c ie ,t e t c n lg f it r e it r q e c i i lr c i e a e h s f r a i s p o o e .Ai n t t e e ev r h e h oo y o n e m d a e fe u n y d gt e ev r b s d o ot e r d o wa r p s d a wa mi g a h c a a t r t s o a a i n l t e d sg t o f p le wi t th d f tr wa p t fr a d h r c e si f r d r sg a h e in meh d o u s d h mac e l s u o w r .U i g t e o t o o a i c ie sn h r g n h l ta so h o y w ih b s d o l p a e f tr a d p le w d h mac i g d gt l l r me h d,a d sg ff e c a n l r n f r t e r h c a e n mu t h s l n u s i t th n ii t t o m i ie af e i e in o v h n e i i t r e i t rq e c i i lr c ie sc mp e e .R c i e s d f e wa sh g —p e ne m d ae fe u n y d gt e ev rwa o lt d e e v ru e v y ih s e d ADC t a l h n u n l g a i o s mpe te i p ta a o sg a s h n s n h a l g d t o t e F GA fr p o e s g,e e t al tc mp ee h v r WO c a n l sg as i n l ,t e e tt e s mpi aa t h P o r c s i n n v n u l i o l td te e e y t - h n e i n l y
多通道宽带雷达接收机研究的开题报告
多通道宽带雷达接收机研究的开题报告一、研究背景雷达技术在现代军事领域和民用领域发挥着重要作用,尤其是在目标探测、跟踪、定位和识别方面。
目前,多通道宽带雷达接收机作为一种新兴的雷达接收技术,已经广泛应用于雷达系统中。
它能够提高雷达系统的性能,增加系统探测距离和对弱目标的探测灵敏度,同时还能降低雷达系统对干扰和杂波的敏感度。
因此,在多通道宽带雷达接收机技术方面开展研究具有重要的理论和实际意义。
二、研究目的本文旨在探索多通道宽带雷达接收机的相关技术,包括接收机结构、信号处理算法、性能分析等方面,通过实验研究和理论分析验证其在雷达系统中的应用价值,并提出相应的优化思路和方案,为雷达系统的研究和应用提供参考。
三、研究内容1. 多通道宽带雷达接收机的基本原理及结构设计;2. 多通道宽带雷达接收机的信号处理算法研究;3. 多通道宽带雷达接收机的性能分析和评价;4. 实验研究与结果分析;5. 多通道宽带雷达接收机的优化设计与研究。
四、研究方法1. 文献调研:系统地梳理多通道宽带雷达接收机的理论基础及相关研究成果,了解国内外研究现状,为后续研究提供参考;2. 实验研究:利用多通道宽带雷达接收机实现目标探测和测距等功能,采集实验数据,并进行数据分析和处理;3. 数学模型:建立多通道宽带雷达接收机的信号处理模型,进行模拟仿真和理论分析;4. 软件仿真:采用相关软件进行多通道宽带雷达接收机的仿真研究和性能优化设计。
五、研究意义和任务本研究将探索多通道宽带雷达接收机技术在雷达系统中的应用,为相关领域的研究和应用提供理论和实践指导。
任务包括:1. 梳理多通道宽带雷达接收机的理论基础和实验研究现状,掌握该领域的研究现状,确定研究方向;2. 建立多通道宽带雷达接收机的信号处理模型,进行仿真研究,验证其应用价值;3. 设计实验系统,进行实验研究,采集实验数据,对实验数据进行分析和处理;4. 根据实验研究结果和理论分析,提出多通道宽带雷达接收机的优化设计方案;5. 撰写多通道宽带雷达接收机的研究论文和开题报告,向相关领域专家汇报研究结果。
射频接收机前端AGC系统的电路设计
射频接收机前端AGC系统的电路设计提纲:一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究四、射频接收机AGC系统的性能评估与实验测量五、未来射频接收机前端AGC系统的发展趋势和展望一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点AGC(Automatic Gain Control)系统是射频接收机的重要组成部分,在信道不稳定的环境下可以实现信号输入电平的自动控制。
其主要功能是控制单位电平内射频前端放大器的信息增益,以确保信号在最佳的动态范围内运行。
射频接收机前端AGC系统的设计要点主要包括信号放大段、包络检波环节、比较环节和控制回路。
其中,信号放大段的设计为AGC系统的核心,关系到整个系统性能的优劣。
当前,射频接收机前端AGC系统的设计主要分为两大类:一类是传统模拟AGC系统,它采用经典的线性控制回路,具有结构简单,功耗低,抗干扰能力强等优点;另一类是数字AGC系统,它基于DSP的现代控制理论,具有精度高,响应速度快等优点。
二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术目前,传统AGC系统仍然是射频接收机中最常用的设计方案之一。
然而,传统AGC系统在设计中还存在一些挑战,主要包括信号失真、抗干扰能力不足和高功耗等问题。
为克服这些问题,优化设计技术主要包括:1、引入自适应控制器,利用反馈控制环节提高控制精度和系统鲁棒性,增强系统的稳定性和抗干扰能力。
2、优化模拟电路设计,提高系统带宽、增益平坦度和延时响应特性,并减少失真和噪声干扰。
3、使用低功耗模拟电路设计,降低系统功耗并提高信号处理速度。
三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究现代射频接收机前端AGC系统采用数字控制理论,利用高速AD/DA转换器实现对系统的数字控制。
其优点在于精度高,控制方便和响应速度快等。
目前,现代AGC系统主要分为三类:1、基于改进的遗传算法和FPGA的AGC系统,该设计主要以FPGA为核心控制器,利用改进的遗传算法实现AGC控制回路,并通过DSP进行算法协调。
2.4GHz接收机模拟前端的设计与实现(硕士论文)
分类号密级U D C 编号10486武汉大学硕士学位论文2.4GHz接收机模拟前端设计与实现研究生姓名:学号:指导教师姓名、职称:学科、专业名称:电子与通信工程研究方向:雷达接收机二零一二年四月摘要由于射频部分要处理的是宽带的高频模拟信号,如何实现高频时的匹配和满足实际的性能指标是本课题设计的难点,本文对2.4GHz宽带接收机模拟前端进行研究,基于max2829的RF方案,完成了模拟前端的具体实现,最后结合项目实际需要对超外差二次变频方案进行了设计和仿真。
首先,简单介绍了2.4GHz接收机的背景、意义及其研究现状。
其次,基于2.4GHz接收机技术,介绍了常用接收机结构,分析了这些接收机的优缺点及其适用场合,然后介绍了接收机模拟前端的主要技术指标。
再次,根据常用接收机的结构和实际的设计需要,给出了本文基于max2829的2.4GHz接收机模拟前端的结构,在理论上分析了所采用的接收机的性能指标,并实现了接收机模拟前端和对模拟前端的调试。
测试结果表明该系统基本满足了基带对模拟前端的要求。
最后,结合超外差二次变频接收机结构的优点,对超外差二次变频方案进行设计与仿真,对关键模块作了深入的理论分析,给出了其性能参数及其设计方法,并使用ADS2011对接收机系统中的关键模块进行了设计和仿真。
关键词:接收机模拟前端零中频低噪声放大器目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................... 错误!未定义书签。
第一章绪论 .. (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2 2.4GHz模拟接收机发展现状 (2)1.3主要内容与章节安排 (3)第二章模拟接收机 (4)2.1 模拟接收机的结构 (4)2.1.1 超外差式接收机 (4)2.1.2 零中频结构接收机 (6)2.1.3 低中频接收机 (8)2.1.4 镜像抑制接收机 (10)2.1.5 数字中频接收机 (11)2.2 接收机的主要技术指标 (12)2.2.1 噪声系数 (12)2.2.2 接收机灵敏度 (13)2.2.3 接收机选择性和线性度 (14)2.2.4 接收机的动态范围 (20)第三章基于max2829模拟前端的设计 (22)3.1 接收机模拟前端电路结构 (24)3.2 理论指标的计算 (25)3.3 模拟前端与天线的匹配电路设计仿真 (27)3.3.1 阻抗匹配的重要性 (27)3.3.2 匹配的基本原理 (28)3.3.3 匹配电路ADS的仿真 (30)第四章基于max2829模拟前端的具体实现 (33)4.1 电路原理图的设计 (33)4.2 PCB的设计要点 (34)4.3电路测试 (37)4.3.1 测试工具设备介绍 (37)4.3.2 测试及其结果分析 (38)第五章超外差结构接收机模拟前端设计 (41)5.1 超外差结构接收机系统的方案设计 (41)5.1.2 超外差结构接收机的指标分配 (42)5.1.3 超外差结构接收机系统性能仿真 (43)5.2 超外差接收机射频前端关键模块的设计与仿真 (45)5.2.1低噪声放大器的设计 (45)5.2.2 射频带通滤波器的设计 (50)第六章总结和展望 (52)参考文献 (53)致谢 (57)第一章绪论1.1研究背景与意义近几年来,随着无线通信的蓬勃发展,使得无线通讯技术的研究也日渐深入。
多探头双频超声波接收电路设计
多探头双频超声波接收电路设计【摘要】该文创新设计了一种多个双频超声波探头的超声波接收电路,适用于海洋鱼类资源探测等需要用到多个超声波探头的场合。
该接收电路由前级放大电路,开关切换电路,带通滤波电路和后级放大电路组成。
DSPIC单片机负责控制,接收电路多对一分时切换。
采用了收发隔离电路,使得超声波探头可以工作在收发一体的工作方式,有效的节约了电路和探头的成本。
【关键词】超声波;发射接收电路;双频;多探头Abstract:That paper provides a innovative design of Multi-probe and Dual Frequency ultrasonic Receiving circuit,suitable for marine fish resources detection which need to use multiple ultrasonic probe and so on.The receiving circuit consists of pre-amplifier circuit,switch circuit,the band-pass filter circuit and the post-stage amplifier circuit.The DSPIC MCU is responsible for controlling the circuit and the receiving circuit switched by time.That design use an isolation circuit,so that the ultrasonic probe can operate in the transceiver mode,effectively saving the cost of the circuit and probe.Key words:Ultrasonic;Transmitting and receiving circuit;Dual Frequency;Multi-probe1.引言现代渔业主要利用探鱼器来探测水下鱼类资源的分布,提高捕鱼业的产量。
一种新体制的高频地波雷达设计与实现
雷达科学与技术Radar Science and Technology第1期2021年2月Vol. 19 No. 1February 2021DOI : 10. 3969/j. issn. 1672-2337. 2021. 01. 006一种新体制的高频地波雷达设计与实现杨钊,吴雄斌,张兰(武汉大学电子信息学院,湖北武汉430072)摘要:传统高频地波雷达接收机与天线阵列由长电缆连接,存在成本高、架设难、不易维护等问题。
本文提出了 一种新体制的高频地波雷达系统,该系统将多通道接收机分为多个装配在接收机天线附近的独立的单通道接收单元,接收单元与天线之间采用短电缆连接模式,各个接收单元之间通过GPS/北斗进行 时钟同步,通过无线方式进行参数配置和数据传输。
在完成单通道接收单元设计与实现后,通过闭环实验和海边现场实验对整个新系统进行了检测,得到了稳定的海洋回波,证明了新体制雷达系统的可行性。
关键词:地波雷达;无线传输;新体制;单通道接收单元中图分类号:TN95& 93文献标志码:A 文章编号:1672-2337(2021)01-0035-05Design and Implementation of a New HF Ground Wave RadarYANG Zhao, WU Xiongbin, ZHANG Lan{School of Electronic Information ?Wuhan University j Wuhan 430072, China)Abstract : The receiver of the traditional high frequency (HF) surface wave radar (SWR) was usually con nected with the receiving array by long cables, which may increase the cost and difficulty of the installation and maintenance for the radar system. A novel HF SWR system is introduced in this paper. The receiving module of this system composes of several independent single-channel receiving units mounted near the receiving antennas, and a short cable connection mode is used between the receiving unit and the antenna. The clock synchronization between each receiving unit is realized through GPS/BDS )and parameter configuration, and data transition for the radar system are achieved through wireless transmission. The new radar system has been checked through the closed-loop experiments and field experiments and has received stable sea echoes 5 which demonstrates the feasi bility of the proposed radar system.Key words : ground wave radar ; wireless transmission ; new system ; single channel receiving unit0引言高频地波雷达可以实现对视距外海洋状态和海上目标的大范围、高精度和全天候的实时监 测m ,因此,高频地波雷达在海洋监测和国防等领 域具有独特的应用前景和优势,成为了立体化海洋信息监测的重要工具之一。
一种双通道接收机的设计
一种双通道接收机的设计设计一种双通道接收机需要考虑到硬件设计和信号处理两个方面。
下面是一种双通道接收机的设计方案,包括硬件设计和信号处理的关键步骤。
1.硬件设计部分:-选择合适的接收机芯片:选择能够接收两个通道的芯片,如带有多通道收发功能的射频接收机芯片。
-设计中频放大器:使用中频放大器将射频信号放大到适合后续处理的信号水平。
-设计混频器:使用混频器将高频信号和本地振荡频率进行混频,得到中频信号。
-设计低噪声放大器:对中频信号进行低噪声放大。
-设计滤波器:使用滤波器来去除中频信号中的不需要的频率分量,只保留需要的频率分量。
-设计解调器:对滤波后的信号进行解调,得到基带信号。
-设计模数转换器:将基带信号转换为数字信号。
2.信号处理部分:-信号匹配:将接收到的数字信号根据通道进行匹配,分别分配到对应的处理器中。
-数据解码:对接收到的数字信号进行解码,将数字信号转换为原始信号。
-资源分配:根据解码后得到的原始信号,将资源分配到对应的处理模块中进行进一步处理。
-信号处理:根据具体的应用需求,对原始信号进行进一步处理,如滤波、去噪、放大等。
-数据重组:将处理后的信号重新组合成用户所需的数据格式。
需要注意的是,在设计双通道接收机时,需要考虑到频带的分配、信号的分离和处理等方面的问题。
在硬件设计中,要确保两个通道之间的干扰尽可能小。
在信号处理部分,可以使用数字信号处理技术来处理信号,以提高接收机的性能和灵活性。
另外,在设计双通道接收机时,还需要考虑到功耗和成本的问题,选择适合的元件和设计方案以平衡性能和成本之间的关系。
总之,设计一种双通道接收机需要综合考虑硬件设计和信号处理两个方面,以满足双通道接收的要求,并尽可能提高接收机的性能和灵活性。
一种双通道接收机的设计
一种双通道接收机的设计双通道接收机是一种可以同时接收两个不同信号的接收设备。
它常用于无线通信系统中,可以实现双向通信信号的同时接收和处理。
下面将介绍一种双通道接收机的设计。
一、设计目标:设计一种双通道接收机,可以同时接收和处理两个不同频率的信号,并实现信号的解调和提取。
二、设计原理:1.双向接收:接收机需要同时接收和处理两个不同频率的信号,因此需要设计两个独立的接收通道,分别用于接收不同频率范围内的信号。
2.信号解调:接收到的信号一般是调制后的信号,需要进行解调才能提取出有用信息。
常用的解调方法有:频率解调、振幅解调和相位解调等。
3.提取信号:解调后的信号需要进一步处理,提取出有用信息。
例如,对于音频信号,可以通过滤波来去除噪声和杂频,然后放大为可听的音频信号。
4.前端选择:为了避免互相干扰,需要针对两个通道选择不同的前端电路,保证接收到的信号能够被准确地解调和提取。
三、整体设计方案:1.前端设计:a.频率范围选择:确定两个通道的频率范围,在设计中分配不同的频段,避免互相干扰。
b.抗干扰设计:为了提高抗干扰能力,可以采用卷积编码和相关性检测技术来抵抗多径效应和杂散信号。
c.前置放大器:根据前端信号强度调整前置放大器的增益,保证后续处理电路得到足够的信号幅度。
2.解调与提取:a.频率解调:根据接收到的信号频率分量,进行频率解调,提取出基带信号。
b.振幅解调:对解调后的基带信号进行振幅解调,得到原始信号波形。
c.相位解调:对于相位调制信号,需要通过相位解调提取出原始信号。
3.滤波与放大:a.滤波器设计:根据信号频段设计合适的滤波器,去除噪声和杂频。
b.放大器设计:对于音频信号,可以通过放大器将信号放大为可听的音频信号。
四、系统实现:整体上1.前端接收部分:包括射频前端、中频前端等,主要负责接收调制后的信号并进行放大和滤波。
2.解调和提取部分:对前端接收到的信号进行解调和提取,提取出原始信号。
3.信号处理部分:包括滤波和放大等,对解调后的信号进行进一步处理。
雷达接收机前端的系统设计
[ 键词]噪声系数 ; 频器 ; 益 ; 关 混 增 目标 回波 [ 图分类号]T 97 5 中 N 5 . [ 献标识码]A 文
De i n o y t m o c i e S Fo e r f Ra a s g f S s e f r Re e v r’ r pa to d r
的 限 制 和 影 响 , 而 产 生 测 量 误 差 。 这 些 误 差 包 从
括 雷达 本 身引起 的误 差 ( 收机 噪 声 、 境 噪声 、 接 环 器件 测量误 差 等) 优化 雷达 接 收机 前端 设 计 , , 减 小噪声 干扰 则 能提 高雷 达 的探测 精度 。
3 低 噪 声 放 大 器
i g pr cson i dv nc d rn e ii s a a e . Ke y wor s: i e fgu e m i e d no s i r ; x r ̄gan;t r te h i a ge c o
接 收机 灵敏 度
2 0 7 5 1 w . 10 × 0
奉 振
l 引 言
随 着科 学技 术 的发 展 和 战 场 态势 的不 断 变 化, 雷达技 术 作为 一项 重要 的军 事 高 科技 在 国防
接 收机 前 端结 构 图如下 :
自 巫 匝 呕 丝 垂 扭
图 1 接 收 机 前 端 系 统 组 成
现 代 化建设 的发 展过 程 中 日益 成 熟 , 在战 场 上 其 发 挥 的作用 也 将 越 来 越 大 。雷 达 受 到许 多 因 素
雷达 接收机 前端 的性 能 特别是 噪声性能对 系 统 噪声 系 数 的影 响 很 大 , 接 收机 设 计 的关 键 。 是
一种6~18 GHz宽带接收前端的设计
一种6~18 GHz宽带接收前端的设计∗周凤艳;刘秉策【摘要】描述了一种应用于信息对抗领域的6~18 GHz 宽带接收前端设计,针对接收前端噪声系数、增益、动态范围等技术指标进行设计与分析,并对关键电路进行设计与仿真,使其能满足技术指标要求。
电路基于 MCM多芯片微组装技术,集成了 MMIC有源放大器芯片、无源均衡器、衰减器芯片等,电路具有超宽带、低噪声、大动态和良好的多通道幅相一致性等特点,同时结构上采用集成一体化设计,提高了接收前端组件可靠性和稳定性,便于整机集成,广泛应用于电子对抗雷达接收系统。
%The design of a 6~18 GHz broadband RF receiver front-end is described,which can be used in information warfare.In order to meet the system requirements,the noise coefficient,gain,dynamic range and other technical indicators of the front-end receiver are designed and analyzed in detail,and the key circuits are simulated by computer.The multichip module (MCM)technology is used in this design and some of chips,such as MMIC active amplifier chip,passive equalizer and attenuator chip,are integrated onto the cir-cuit.This RF receiver has a lot of excellent characteristics,such as broadband,low noise figure,high gain, and remarkable multi-channel amplitude phase consistency.The integrated design with the structure can im-prove the reliability and stability remarkably.It is very suitable for system integration and also can be used widely in radar receivers.【期刊名称】《雷达科学与技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P95-98,102)【关键词】宽带接收前端;多芯片组装;幅相一致性【作者】周凤艳;刘秉策【作者单位】中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥 230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】TN957.50 引言当前,雷达接收机正在朝高集成度和超小型化方向发展。
双频带GPS Galileo射频前端接收系统的设计方案
双频带GPS/Galileo射频前端接收系统的设计方案全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satel-lite System)近年来得到了广泛的引用,从而引发相关领域的高度关注。
目前的接收机模式无法满足日益增长的使用精度要求。
所以,在原有的单模接收机的基础上研发更高精度、更加稳定耐用的双模接收机成为研究的核心。
本文提出了一种GPS/Galileo双频双模接收机射频前端系统的设计方案,该方案结合现有资源,展示出了该种接收机设计的实例。
重点分析了混频部分、本振部分及控制部分的功能及实现。
最后利用频谱仪及射频信号发生器等设备对实例进行系统级测试,验证了系统结构的正确性。
1 GPS/Galileo 双模双频接收机系统1.1 接收机结构设计接收机首先要考虑的就是频带的选择。
如图1所示,GPSL1/L5和GalileoE1/E5a 中心频率相同,如果选择该频段的话,那么很多的元器件可以得到复用,从而极大地减少了研发和生产成本,同时也可以减小接收机的体积。
比较流行的双频双模接收机射频前端的结构大致有信号独享通道、公用信道、通过控制使某一时刻通道内只有一个载频信号三类。
本设计以第三种方案为基础,在尽可能减少信号相互干扰的同时,争取最大限度地复用元器件。
结构图如图2所示。
1.2 接收机系统整体性能指标在参考接收机的性能要求的基础上,设计GPS接收机射频前端芯片的各项系统指标见表1.2 GNSS 接收机射频前端芯片选择考虑市场现有的相关器件的芯片资源,在GPS接收机系统整体性能指标及结构的基础上,win7系统/win7/结合各个功能电路模块的性能指标参数,为最终利用所选芯片制作实际的射频前端电路系统做准备。
2.1 低噪声放大部分低噪声放大部分选用INFINEON TECHNOLOGIES公司的BGA430芯片。
BGA430芯片为宽带高增益LNA芯片,5 V供电的情况下该芯片在导航频段的增益可以达到28 dB以上,噪声系数在2.4 dB以下。
基于AD9287多通道数字接收机前端设计
计算机测量与控制 . 2 0 0 9 . 1 7 ( 8 ) Computer Measurement & Control
文章编号 :167124598 (2009) 0821658203 中图分类号 : TP274 文献标识码 :A
智能仪表与传感器
图 3 基带应用时前端电路设计
在中频宽带应用时 , 为了得到匹配良好的输入 , 需要尽量 使输入阻抗的实部起主导作用 。通过与模拟前端串联电感 (或 者铁氧体磁珠) , 使容性项最小化 , 这样能够产生较好的输入 带宽 , 提高增益的平稳度 , 具体电路如图 4 所示 。
图 6 窄带中频应用时前端电路设计
由于级联的第二级变压器不仅增加信号通道的隔离度 , 减 小了电容馈通引起的偏差 , 同时第二级变压器重新分布铁芯电 流损耗 , 为其主级提供更均衡的输入信号 , 因此按照图 5 中配
图 7 AD9287 数据输出时间关系图[2 ]
4 性能测试
笔者以两片 AD9287 为信号采集的核心器件 , 后端辅以相 应的数字信号处理器件 ( FP GA 、DSP 等) , 设计并实现了 8 通道的通用软件无线电处理平台 , 其结构框图如图 8 所示 。其 中 , FP GA 使用 Xilinx 公司的 XC4V FX60 - F G1152 , DSP 使 用 TI 公司最新的 TMS320C6455 - 1 GHz , 对外接口方面通过 两片 P H Y 芯片 (M88 E1111) 实现与 PC 或者交换机之间的两
图 8 多通道通用软件无线电平台结构框图
图 11 70 M Hz 输入时的频谱特性及性能参数
图 12 120 M Hz 输入时的频谱特性及性能参数
图 9 121 5 M Hz 输入时的频谱特性及性能参数 图 10 40 M Hz 输入时的频谱特性及性能参数
接收机中的射频前端设计
接收机中的射频前端设计接收机中的射频前端设计摘要本文首先简要说明了射频前端在接收机中的重要性,之后详述了射频前端可能采用的几种结构,并分析了影响其性能的各种因素。
关键词射频前端混频器乱真响应互调截获点一、前言现代民用及军用设施使用电子设备繁多,电磁环境复杂,相互干扰严重。
一般地,车、船和飞机上的通信设备收发机都集成在一起。
以短波通信设备为例,发射机的残余信号在接收机输入端产生的电平达120dBμV(即13dBm)或更高。
而接收机所需接收的微弱信号电平可能仅-6~0dBμV(即-117~-113dBm)。
因此,要求接收机处理的信号动态范围高达120~126dB。
另外,高电平干扰信号与所接收信号频率仅相距数十千赫,所以,高电平干扰信号和它们在接收机中产生的互调产物会严重影响接收机的输出信噪比。
为了降低这种影响,就要求接收机具有以下性质:·高选择性,接收机的动态范围尽可能要大;·高线性,在信道滤波之前,降低带外高电平干扰信号在信道滤波器通带内产生的互调产物;·极低的本振相位噪声,以免邻近的干扰信号将本振噪声转换到接收机信道带宽内。
作为接收机重要组成部分的接收机射频前端是接收机动态性能的关键部件,它工作于中频放大器之前。
诸如动态范围、互调失真、-1dB压缩点和三阶互调截获点等,都与接收机前端的性能有直接关系。
本文以下将介绍接收机中的射频前端设计技术。
二、射频前端的几种结构1、最简单的射频前端结构接收机前端电路有几种不同的结构。
图1示出了一种最简单的形式。
这种结构无射频放大器,在带通滤波器之后,只有混频器和本机振荡器。
带通滤波器的输入来自天线,其输出经过混频器到达中频放大器进行后续处理。
这种结构的主要特点是:第一,在实现中所需成本比其它结构少;第二,避免由于处理无用的能量而消耗混频器的动态范围。
带通滤波器具有良好的前向性能(在通频带范围内)和良好的反向隔离性能。
这样可以防止本振信号能量辐射到天线,进而避免天线辐射这些信号能量。
LTCC雷达接收机前端设计与实现的开题报告
LTCC雷达接收机前端设计与实现的开题报告一、研究背景近年来,随着雷达技术的不断发展和应用需求的进一步增加,LTCC (low temperature co-fired ceramic)雷达接收机前端开始成为研究的热点。
LTCC技术是一种将功能电路和多层陶瓷基板印制成一体的技术,具有良好的机械强度、耐高温、低传输损耗等优点。
此外,LTCC技术还具有高度可靠性,能够适应高速数据传输、高密度元件集成等多种应用需求。
因此,LTCC技术在雷达接收机前端设计中具有广泛的应用前景。
二、研究内容本文将从LTCC雷达接收机前端设计的基础理论出发,结合实际应用需求,探讨LTCC雷达接收机前端的关键技术及其设计方法。
主要研究内容如下:1. LTCC雷达接收机前端的基本原理:介绍LTCC雷达接收机前端的结构特点和工作原理,分析其优缺点。
2. LTCC雷达接收机前端的设计要求:对LTCC雷达接收机前端的设计要求进行详细分析,包括工作频率,带宽,噪声等方面。
3. LTCC雷达接收机前端的关键技术:介绍LTCC雷达接收机前端设计中的关键技术,包括低噪声放大器设计,阻抗匹配技术,滤波器设计等方面。
4. LTCC雷达接收机前端的实现:通过实验和仿真验证设计的可行性,进一步分析LTCC雷达接收机前端的性能指标,包括增益、噪声系数、输出电平等。
三、研究意义本文研究LTCC雷达接收机前端设计与实现,对推动相应领域的技术发展、提高军事情报获取能力具有重要意义。
研究成果可广泛应用于雷达预警、反导拦截、测距测速等领域,具有重要的军事、民用应用价值。
四、研究方案本文采用文献资料分析、仿真模拟和实验验证相结合的方法进行研究,具体研究方案如下:1. 文献调研:通过查阅相关学术文献、技术杂志、专利数据库等渠道,了解国内外对LTCC雷达接收机前端的研究进展和现状,分析LTCC技术在雷达接收机前端设计中的应用前景。
2. 设计LTCC雷达接收机前端电路:根据LTCC雷达接收机前端的设计要求,设计具有一定增益、低噪声系数、良好匹配特性的电路,包括低噪声放大器、滤波器等关键电路。
三种工作模式下多通道雷达回波信号模拟器的设计与实现的开题报告
三种工作模式下多通道雷达回波信号模拟器的设计与实现的开题报告一、研究背景和意义多通道雷达回波信号模拟器是一种模拟雷达返回信号的设备,其主要功能是能够实现对多通道雷达回波信号的模拟,并生成相应的输出波形,使得雷达系统的测试与评估工作更加准确、严谨。
目前,多通道雷达模拟技术已经得到了广泛的应用,并成为了雷达系统设计、测试与评估过程中必不可少的手段之一。
多通道雷达模拟器在雷达系统的测试和评估中起到的作用非常关键,它可以与实际场景更贴近地模拟雷达目标返回信号,为雷达系统的设计、测试和评估提供更加可靠的数据和支持。
二、研究内容和方法本研究旨在设计和实现三种工作模式下多通道雷达回波信号模拟器。
具体研究内容包括以下几个方面:1.对当前多通道雷达模拟技术进行系统性的研究与分析,掌握多通道雷达模拟器的基本原理、工作方式及其应用场景。
2.设计多通道雷达回波信号模拟器的硬件平台,包括模拟信号源、数字信号处理器、多通道模块等部分。
其中,模拟信号源可产生符合要求的雷达回波信号,数字信号处理器可实现雷达信号的采样与数字化处理,多通道模块可实现多通道雷达回波信号的采集和处理。
3.采用Matlab等工具,开发相关算法及程序,实现对多通道雷达信号的模拟运算,并输出相关模拟结果。
4.实验验证模拟器的性能,对其进行测试和评估,考察其在不同工作模式下的应用效果和性能表现。
三、预期研究成果和意义预期研究成果包括:实现三种工作模式下的多通道雷达回波信号模拟器,完成模拟器的硬件设计和软件实现,并进行性能评估和实验验证。
本研究的意义在于:为雷达系统的设计、测试和评估提供更加准确、可靠的数据和支持,提高多通道雷达模拟技术的研究水平和应用价值。
高频频率接收机课程设计
高频频率接收机课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解高频频率接收机的基本原理,掌握其组成部分及功能;2. 学会使用相关的电子元件和测试仪器,进行高频频率接收机的搭建与调试;3. 掌握高频频率接收机在实际应用中的优缺点及改进方法。
技能目标:1. 能够运用所学知识,独立完成高频频率接收机的搭建与调试;2. 培养学生动手操作能力,提高解决实际问题的技能;3. 提高学生的团队协作能力,学会与他人共同分析和解决问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子工程领域的兴趣,激发其创新意识和探索精神;2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据的真实性;3. 引导学生关注高频频率接收机在我国科技发展中的应用,增强国家荣誉感。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,结合理论知识,注重培养学生的实践操作能力。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础知识,具有较强的动手能力和好奇心。
教学要求:教师需采用启发式教学,引导学生主动参与实践,关注学生的个体差异,因材施教。
在教学过程中,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力。
通过课程学习,使学生能够达到上述课程目标,为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面:1. 理论知识:- 高频频率接收机的基本原理与组成;- 高频信号的特点及其接收与处理方法;- 常用高频元件的原理与选型。
2. 实践操作:- 高频频率接收机的搭建与调试;- 测试仪器的使用与维护;- 接收机性能的优化与改进。
3. 应用拓展:- 高频频率接收机在实际应用中的案例分析;- 现代高频接收技术的发展趋势;- 接收机在通信、导航、遥控等领域的应用。
教学大纲安排如下:第一周:高频频率接收机基本原理及组成;第二周:高频信号特点及接收处理方法;第三周:常用高频元件原理与选型;第四周:高频频率接收机的搭建与调试;第五周:测试仪器使用与维护;第六周:接收机性能优化与改进;第七周:高频频率接收机应用案例分析;第八周:现代高频接收技术发展趋势及在各个领域的应用。
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0引言天地波组网高频地波雷达采用天波发射、地波接收和地波发射、地波接收的形式实现对海洋表面动力学参数(如海洋表面流场、风场等)的监测,具有覆盖面积广、回波蕴含信息丰富等特点[1]。
天波发射、地波接收的雷达在探测距离和探测精度上可以互补,天波照射距离远,精度较低;地波雷达由于受到波形体制等原因的限制,使得其探测距离有限,但却能够获取高精度的数据[2-3],因此,既有益于探测距离的拓展,也有利于对地波探测区域实施精细化观测。
考虑到天地波组网雷达系统的探测需求,接收机模拟前端除了要保证较大的线性动态范围、较强的抗干扰能力、适中的灵敏度以及多通道接收之外,还要保证它具有易于修改参数、较强的通用性以及较高的稳定性等特点[4]。
现有的高频地波雷达的模拟前端多为固定增益的模拟前端,各频率的回波信号增益也不能分开控制,很难适用于天地波组网模式雷达系统[5]。
为了满足天地波组网系统的要求,许多基于软件无线电思想的模拟前端被设计出来。
文献[6]使用8个模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)芯片分别控制8个接收通道,完成对模拟信号的采样。
文献[7]采用两个ADC芯片完成4通道的回波信号采样。
文献[8]设计了8个采样通道和4个ADC接口模块,每个ADC接口模块可以完成2个通道信号处理。
文献[9]使用6个ADC芯片实现对6路传感器信号的采集。
文献[10]使用一个ADC芯片分时对4路通道信号进行采样。
基于天地波组网雷达系统的需要,本文在原有的数字中频接收机的基础上实现接收机的全数字化,接收机工作在双频模式下,导致雷达站接收到的雷达回波信号更加复杂,不同频率的电波信号随距离传播的衰减特性不一样,各频率回波信号的动态范围也不一样[5]。
在天线和ADC之间只存在预选滤波器,使模拟信号更早地变成数字信号[11],并最终完成了双频多通道全数字化高频雷达模拟前端的设计。
该设计以一个ADC芯片为核多通道双频高频雷达接收机模拟前端的设计∗李世界,陈章友,张兰,杨山山(武汉大学电子信息学院,湖北武汉430072)摘要:针对天地波组网系统对雷达接收机的指标要求,提出并实现了一种基于软件无线电思想的双频多通道数字化雷达接收机模拟前端的设计。
该设计以一个模数转换芯片为核心,实现了对8通道同时双频接收信号的放大和采样,保证了各个通道增益控制的一致性,简化了电路的同时又拥有更多的灵活性。
最后通过接收机的系统仿真和现场测试,证明了该设计的正确性,满足了实际应用要求。
关键词:数字化接收机;模拟前端;双频;增益控制中图分类号:TN957文献标识码:A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.173145中文引用格式:李世界,陈章友,张兰,等.多通道双频高频雷达接收机模拟前端的设计[J].电子技术应用,2018,44 (2):31-35.英文引用格式:Li Shijie,Chen Zhangyou,Zhang Lan,et al.Design of analog front-end for multi-channel dual-band high frequency radar receiver[J].Application of Electronic Technique,2018,44(2):31-35.Design of analog front-end for multi-channel dual-band high frequency radar receiverLi Shijie,Chen Zhangyou,Zhang Lan,Yang Shanshan(School of Electronic and Information,Wuhan University,Wuhan430072,China)Abstract:Aiming at the requirement of the hybrid sky-surface network for radar receiver,the design of analog front-end for dual-band multi-channel digital radar receiver based on software radio idea is proposed and implemented.The design takes an analog-to-digital conversion chip as the core,which achieves the amplification and sampling of8-channel dual-band receive signals,en⁃sures the consistency of the channel gain,and simplifies the circuit when keeping the flexibility.Finally,through the system simu⁃lation and field test of the receiver,the correctness of the design is proved,and it can meet the practical application requirements. Key words:digital receiver;analog front-end;dual-band;gain control自然科学基金青年基金(61401316)图1接收机整体结构框图心,实现了对8通道同时双频接收信号的放大和采样。
8路接收信号进入同一个ADC 芯片,这样就保证了8个通道的一致性,防止因通道不一致对接收信号的影响,实现对8路接收信号进行相同的采样操作和增益控制,同时简化了电路又获得了更多的灵活性。
1双频多通道高频雷达数字化接收机总体方案设计本文研究和设计的全数字化接收机工作在天地波一体化探测模式下,采用调频中断连续波体制(Frequency Modulated Interrupt Continuous Wave ,FMICW)以满足收发共站的要求[12];工作频率为双频以增强接收机抗干扰能力和自校正能力[13]。
接收机主要包括GPS 同步、系统时钟、本振和发射信号合成、数据采集、数字下变频、USB传输等模块。
接收机系统的总体结构如图1所示。
2接收机模拟前端的设计模拟前端的功能是对8个通道接收到的回波信号进行滤波、放大和采样后将数字信号送入FPGA 中完成数据的串并转换以及数字下变频(Digital Down Convert ,DDC )。
本次模拟前端设计使用一个ADC 芯片同时对8路接收信号进行采样和增益控制,实现了8个通道高度的一致性。
接收机工作频段范围为3MHz~20MHz ;扫频周期和扫频带宽可选;采样频率需满足奈奎斯特采样定理。
接收机模拟前端其中一个通道的系统设计如图2所示。
雷达回波信号首先经过限幅器进行限幅保护,经过收发隔离开关(SA630:此开关利用脉冲控制)后通过功分器被分成两路,即频段1通路和频段2通路,频段1通路的滤波器的频段为3MHz~11MHz ,频段2通路的滤波器的频段为12MHz~20MHz ,之后合路器将两路信号合为一路,送入ADC 实施增益控制和AD 采样。
2.1放大及采样芯片综合考虑数据采集的指标、特点和要求,本设计选用TI 公司的AFE5808A 芯片对回波信号进行放大和采样。
该芯片是高度集成的,将之前接收机前端的放大、自动增益控制、数据采样等功能都集成一起,非常适用于小尺寸、高性能的雷达系统。
它共有8个通道,恰好满足雷达接收机8个通道的设计需求。
2.2放大及采样过程在使用AFE5808A 进行数据采集时,主要分为3个阶段。
阶段1(state0):初始化ADC 。
完成芯片复位、时钟启动、电源启动等。
阶段2(state1):配置寄存器。
由FPGA 芯片通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface ,SPI )对ADC 、电压控制放大器(VCA )等的寄存器组进行配置。
阶段3(state2):读数据。
完成上述两个阶段后,AFE5808A 开始工作,每一路回波信号在AFE5808A 中的处理过程如图3所示。
通过低噪声放大器(Low Noise Amplifier ,LNA)、电压控制衰减器(Voltage Controled Attenuator ,VCAT)以及可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier ,PGA)可以调节对信号的增益。
ADC 将模拟信号转化为数字信号。
经过放大及采样后的9路数字信号(8路数据和1路帧时钟)经过并串转换后以低压差分信号(Low Voltage Differential Signal ,LVDS)的形式输入到FPGA 中。
2.3芯片配置在本设计中,通过SPI 总线由FPGA 对AFE5808A 的寄存器进行配置,包括信号的增益控制、采样后数字信号的位宽等。
采样速率由输入到AFE5808A 的时钟频率决定,这里设为48MHz (符合奈奎斯特采样定理),由时钟芯片产生。
合适的ADC 精度可以对系统的性能和功耗进行优化,结合探测目标和需求,考虑到14bit 时具有较好的差分线性和无丢码现象,本系统的模数转换精度配置为14bit 。
通过修改寄存器值可以改变芯片内置的LNA 的增益以及VCAT 的衰减,提高接收机的动态范围。
图2接收信号数据采集结构图3AFE5808A 信号处理流程2.4串并转换2.4.1数据形式AFE5808A 工作频率设为48MHz ,即采样产生8路数据率为48MS/s 、位宽为14bit 的数字信号,经过并串转换变成8路数据率为672Mb/s 的串行信号。
这8路串行信号和1路帧时钟送入FPGA ,在FPGA 中的输入缓冲器中完成差分到单端的转换,之后需要对此串行数据进行解串,使用Quartus II 软件中的ALTLVDS_RX IP 核完成采样数据的串并转换,以便于完成后续的数据处理。
2.4.2ALTLVDS_RX IP 核的配置对ALTLVDS_RX IP 核通道数目、解串因子、输入时钟、数据速率、动态相位对齐(Dynamic Phase Alignment ,DPA)使能等参数进行配置。
AFE5808A 共输出8路数据,同时还输出1路帧时钟,该帧时钟用于后续错位数据修正的参考,为此,通道数设为9。
配置AFE5808A 时设置的模数转换精度为14bit ,而ALTLVDS_RX IP 核的解串因子最大值为10,这里设置解串因子为7,所以一个数据需要分两次进行解串。