宽带信道化接收机研究与实现[图]

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数字信道化接收机系统设计及硬件实现

数字信道化接收机系统设计及硬件实现

1、前端模拟接收机
前端模拟接收机是数字信道化接收机的关键部分,主要作用是对输入信号进 行低噪声放大、滤波和混频等处理,将接收到的信号转换为适合ADC采样的中频 信号。在设计前端模拟接收机时,需要考虑以下因素:
(1)灵敏度:灵敏度是接收机的关键指标之一,它决定了接收机能够接收 到的最小信号强度。为了提高系统的灵敏度,需要选择低噪声放大器(LNA)和 混频器等具有低噪声性能的器件。
2、ADC
ADC是将模拟信号转换为数字信号的关键器件。在选择ADC时,需要考虑以下 因素:
(1)采样率:采样率是ADC的重要指标之一,它决定了可以采样的频率范围。 为了满足数字信道化接收机的需要,需要选择具有足够采样率的ADC。
(2)分辨率:分辨率是ADC的另一个重要指标,它决定了数字信号的精度。 为了提高系统的性能,需要选择具有足够分辨率的ADC。
(1)传输速率:传输速率是高速数据接口的重要指标之一,它决定了数据 传输的速度和质量。为了满足数字信道化接收机的需要,需要选择具有足够传输 速率的高速数据接口。
(2)接口类型:接口类型是指高速数据接口所采用的接口协议和标准。为 了实现与其他设备的兼容和互操作,需要选择具有通用性强的接口类型,如以太 网、光纤通道等。
数字信道化接收机系统设计及 硬件实现
目录
01 一、系统设计
03 参考内容
02 二、硬件实现
随着通信技术的快速发展,数字信道化接收机系统在通信、雷达、电子对抗 等领域的应用越来越广泛。本次演示将介绍数字信道化接收机系统的设计原则和 硬件实现方法。
一、系统设计
数字信道化接收机系统主要包括前端模拟接收机、模数转换器(ADC)、数 字信号处理器(DSP)和高速数据接口等部分。
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宽带数字信道化接收机综述

宽带数字信道化接收机综述

宽带数字信道化接收机综述作者:郑保佐来源:《数字技术与应用》2018年第05期摘要:本文分析了数字信道化接收机的系统结构,研究了数字信道化接收机技术的发展趋势。

关键词:宽带;数字信道化接收机;处理技术中图分类号:TN851 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2018)05-0037-01数字信道化接收机是一种基于数字信道化滤波器组形成的结构设计模式,它可分为不同的类型,而数字信道化接收机在实践中具有一定的灵活性,可以提升工作效率。

1 数字信道化接收机的系统结构1.1 单通道的数字信道化接收机单通道的信道化接收机主要是通过不同接收机并联形成不同的信道接受模式,通过构建多通道的数字信道化接收方式,不同的子信道的接收机结构相对较为完整。

1.2 中频数字信道化接收机中频数字信道化接收机是一种基于模拟混频器和滤波器进行信道的划分整理,利用采样以及数字信号处理的方式加强控制管理的结构模式。

但是,此种模式缺乏稳定性与灵活性。

而DDC类型的数字信道化接收机,可以对射频信号进行采样,在利用数字混频以及滤波对信道进行划分,这样就可以凸显数字电路以及数字信号的优势特征,但是此种模式在系统接受宽带以及动态范围的过程中会受到ADC的性能限制与影响。

单通道的数字信道化接收机的子信道是独立的,可以对其进行独立的设计,且灵活性相对较高,系统中的硬件资源利用效率则相对较低,在其需要数目种类较多的子信道的时候,就会导致硬件资源过度消耗,其结构相对较为复杂,而单通道的数字信道化接收机职能在少量的子信道系统中应用[1]。

1.3 FFT类型的的数字信道化接收机快速傅里叶变换是一种应用较为频繁的信道技术,而通过FFT则可以构建平频域滤波器,进而对频域信道进行分析。

但是频域滤波器的频率呈现Sinc函数,其阻带衰呈现减低的状态,对此,可以利用视域家窗户的方式增强滤波器组的整体性能,也就是一种将STET作为核心技术的信道化接收机类型,此种数字信道化结构在实践中运算效率相对较高,且其系统相对较为简单,可以保障接收机分布均匀的效果。

宽带数字信道化接收机的FPGA实现

宽带数字信道化接收机的FPGA实现
实 时性 , 用 并行 I 实现 。 信 道 化 接 收 机 不仅 能稳 定 输 出载 频 及 相 位 信 息 , 能 处 理 三路 同时 到 达 的 不 同信 号 。 采 F 该 还
实 际 的性 能 测 试 结 果 表 明该 接 收 机 的 功 能 正 确 并 达 到 预 定 指 标 。
d t c u st n a d h g ・ e o ma c P A x e d d t e c a n l e l i r c s i g s c s d t xr ci n o y h s aa a q ii o , n i h p r r n e F G e c e e h h n e a - me p o e sn u h a a a e t t ,p l p a e i f r t a o i e ,a d C f tr n ORDI lo i ms I r e o i r v e lt ,p r l lI wa mp e ne . h e ev rn t n y c u d l C ag r h . n o d r t mp o e ra — me a al F t i e s i l me td T e r c i e o l o l o se dl u p tte f q e c n h s n o a in, u loc u d d a t h e i e e t y in l h c r v d a h ta i o t u h e u n y a d p a e i fr t y r m o b t s o l e l h t r ed f r n ssg a sw ih a r e t e a wi wa i t s met . h c u l e o ma c e u t h w a h e ev r a o r c u ci na d h t t ei t n e r e. a me T e a t a r r n er s l s o t t e rc i e sc r t n t n i h e d d t g t i pf s h t h e f o s n a Ke r s r c ie ;d g tl h n eie y wo d : e ev r ii a n lz d;p lp a ef tr fed p o r mma l a ea r y ac o y h s l ; l r g a i e i b e g t ra

800MHz~2620MHz宽带无线通信射频接收机研究与设计的开题报告

800MHz~2620MHz宽带无线通信射频接收机研究与设计的开题报告

800MHz~2620MHz宽带无线通信射频接收机研究与设计的开题报告一、选题背景及意义:随着无线通信技术的不断发展,宽带无线通信系统已经成为一种趋势,其中射频接收机在通信系统中发挥着至关重要的作用。

宽带无线通信系统主要应用于移动通信、卫星通信等领域,可以为移动设备的无线通信提供更加快速和高质量的服务,同时也可以提高信息传输的效率。

因此,研究与设计宽带无线通信射频接收机具有相当的实际意义。

二、研究内容:本次研究将重点研究800MHz~2620MHz宽带无线通信射频接收机的设计与实现,涉及到的具体内容主要有以下几个方面:1. 系统结构设计:根据实际需求,确定系统中各个部分的功能模块,进行系统结构设计。

2. 射频参数设计:确定接收机的中频带宽、中心频率、信号抑制等重要参数,并进行合适的性能优化。

3. 射频电路设计:设计合适的射频电路,包括电路原理图、PCB板设计等。

4. 系统测试与优化:完成接收机的组装,并进行系统测试和优化。

三、研究方法:本次研究使用的主要方法为实验研究法,通过模拟以及实际构建硬件电路进行研究。

通过对实验结果的反复观察和分析,不断优化研究方案和方法,提高系统性能和稳定性。

四、预期成果:本次研究的预期成果主要包括:1. 宽带无线通信射频接收机的设计和实现,其宽带范围为800MHz~2620MHz。

2. 部分实验数据和成果的记录与分析。

3. 完成接收机的测试和性能优化,提高其性能和稳定性。

五、研究进度:目前,研究已完成初步的文献调研和理论研究,接下来将着手进行接收机的具体设计和实现,预计完成时间为6个月左右。

一种宽带数字信道化接收机的设计及实现

一种宽带数字信道化接收机的设计及实现

接 收到的回波信 号在经前 级数控放大板进 行抗 饱 和放大,通过功 分滤波 组件滤波后分别进入 末级数控放大支路进 行放 大处理,放大后信号 再 经 过 A/D采 样、滤 波 、数字 信道 化 处理 ,
实现 了接收机的小 型化 、集成化 、经济 化:并 采用高速 AD器件 ,完成了对信号的高速采 样: 在数字处理部分 ,采用数字下变频 、多相滤波 技术 、基 2的快速 FFT算 法 ,实现 了接 收机
图 3:采集信号 实部 图
此数字信道化技术 在宽带接收机设计 中得到 了 广泛 的 重 视 。
1数 字信道化接收机的设计
本文 设计 的 数字信 道化 接 收机 信号 频段 为 88M Hz~l08 MHZ, 接 收 信 号 为 调 频 广 播 电 视 的直 达波 或反 射信 号 。利用 高速 A/D 芯片 实现 回波信 号的直接数字采样 。该接 收机由前 级数控放大板 、功分滤波组件 、末级 数控 放大 板 、A/D 板组 成 ,其 内 部 结 构 框 图 如 图 l所 示 。 该接收机主要 完成 对信 号的放大 、增益控 制、 采样、DDC、数据预处理及信道化处理 的功 能。
截获概率高 、灵敏度高、动态范 围火、处理能 4 整 机 测 试 结 果 力强且具有 良好 的频率分辨率 ,可 以确保 设定
d-_ Βιβλιοθήκη ≮ , 、 ■k
频段 内信号 的全概率截获 。另外 ,数 字信道 化
本 数字接 收 机用 于 以调频 广播 为外辐 射
接收机设备量 少,体积小 ,信道均衡性 好,因 源的雷达 系统 ,实际应用 中共 有 8路接收机 。
Electronic Technology● 电子技术
一 种 宽带数字信道化接收机 的设计 及实现

宽带数字接收机的研究及实现

宽带数字接收机的研究及实现

宽带数字接收机的研究及实现1 引言软件无线电是一种基于高速、高精度A/D 转换器与高速FPGA/DSP 器件,并以软件为核心的崭新体系结构。

受A/D 转换器制约,直接采样处理射频信号有一定难度,因此目前普遍采用中频数字化方案:射频信号首先进入接收天线,然后送入射频前端处理。

这种结构与常规的超外差电台的接收机类似.射频前端的主要功能是将射频信号下变频为适合A/D 转换器采样的带宽及中心频率适中的中频信号,这样大大减轻后续的A/D 转换器采样以及信号处理负担。

中频信号经带通采样后,再通过FPGA 中的DDC 以及数字信道化,进一步降低信号处理速率。

使得后续数字信号处理更容易。

2 系统实现2.1 前端高速采样模块ADC08D1000 是双通道低功耗8 bit A/D 转换器,单通道最高采样频率达1.3 GHz,全功率带宽1.7 GHz,1.9 V 电源供电.每个通道差分输入。

其模拟输入包括采样时钟以及2 路采样信号,由于均为差分输入,所以要通过变压器对单端输入的信号进行转换。

由于该A/D转换器的输入阻抗为100 Ω,所以差分输出端接100 Ω电阻,将输出阻抗转为50 Ω差分阻抗。

A/D 转换器模拟输入电路如图1 所示。

由于A/D 转换器为差分输出,其100 Ω匹配电阻应尽量靠近FPGA 引脚放置。

2.2 FPGA 的信号处理单元FPGA 选择Altera 公司的StratixII 系列器件,该系列FPGA 特点:采用“自适应逻辑模块”(ALM)构架优化FPGA 的性能及资源利用率;高速DSP 模块(最高达370 MHz),实现专门的乘法、乘加运算及有限脉冲响应(FIR)滤波器;最多有16 个全局时钟,支持动态时钟管理以降低用户模式时的功耗;最多有12 个锁相环(PLL)。

根据该设计的数据处理要求,以及估算处理所需的资源,选用EP2S90F1020C3 型FPGA。

2.3 系统原理框图。

信道化数字接收机技术的研究

信道化数字接收机技术的研究

电.圈匾占
叫五卜如
图2-6 Ca)多相抽取器的~般结构
图2-6(b)多相抽取器的转换器结构
2.3.3.2多相内插
设hLP(n)是FIR滤波器,长度为N,且N=P·,。由图2—5可知,内插过程可
以表示为:
N-|
y(m)=∑h。q)x,沏一,)
I=0
(2—10)
第二章数字接收机的相关理论
,一l P—l
2.4.1数字混频正交变换
数字混频正交变换是数字下变频经常使用的实现方法,它包括数字混频正交 变换、数字滤波及抽取等。其中数字混频正交变换部分完成频谱搬移到基带工作,
电子科技大学硕士学位论文
抽取可以降低数据率,而数字滤波则用来解决信号抽取后可能发生的混叠问题。 基于数字混频正交变换的数字接收机结构框图如图2-8所示:
:d(。),c。s【2万!!!罢;旦”+妒(")】
嘞(”)c。s(塑岩翮)一x蹿∽sin(掣鳓
式孛,苫8,(H)=a(n)cos《o(n)
x船(n)=a(n)sin烈拎),可褥:
(2.13) (2-14)
(2.15)
电子科技大学硕士学位论文 x(2n)=XBI(2n)eos[(2m+1)册】一XBI(2n)·(一1)”
设h。(疗)是FIR滤波器,长度为N,RN=P·D。由图2-4可知,抽取过程的
时域关系可以表示为:
Ⅳ一1
y(删)=∑h。(t)x(mD一,)
I=0
(2—7)
D—l,一l
令,=iD+k,则:y(卅)=∑∑hze(iD+k)x((m—f)D一女)
(2—8)
定义:PI(f)=向"(iD+k),Xk(f)=x(iD—k),贝0有:
这种接收机用于信号未知的电子战侦察中,会存在以下问题: 1、无法进行全概率信号截获,尤其是对信号持续时间短的”突发”通信信号、 跳频通信信号、自适应通信信号等,截获的概率将更低。很明显,如果用作搜索 的设备速度不够快,就会丢失信号而产生漏警。 2、测频精度对信号的接收有很大的影响,造成带内信息损失,信噪比恶化, 甚至导致信号完全丢失。然而信号侦察面对非合作信号,测频精度不可避免受外 界因素影响,无法保证绝对准确。 随着抗干扰通信体制的广泛应用,实现全概率信号的截获的接收机是非常需 要的。信道化接收机就是这样一种可以解决上述问题,实现全概率信号截获的接 收机。信道化接收机的基本原理是用多个带通滤波器接收信号,各滤波器通带分 别接收监视带内相应频率分量。该方法不需要目标信号的中频信息,具有并行处 理能力。 早期信道化接收机均采用模拟方法,模拟信道化接收机信道不均衡性无法克 服,并且系统复杂程度随着信道数增大,体积巨大,成本较高。近几年,随着VLSI 和DSP技术的飞速发展,数字信道化技术得到了越来越广泛的应用。在基于软件 无线电思想的信道化数字接收机中,信道化由数字电路来实现,可以有效地解决 信道不均衡的问题,能最大程度地简化接收设备。

基于FPGA的数字信道化接收机的研究及实现[1]

基于FPGA的数字信道化接收机的研究及实现[1]

G
数字下变频和均匀 .!= 滤波器组的工作原理
为 了 获 得 较 高 的 采 样 量 化 的 信 噪 比 及 瞬 时 采 样 带 宽, 中
频采样速率应尽 可 能 选 得 高 一 些, 而这将导致中频采样后的 数据流速率仍 然 较 高, 后 级 处 理 难 度 将 增 大。数 字 下 变 频 的 目的主要是将信 号 变 为 基 带 并 降 低 信 号 的 采 样 率, 使得后面 的滤波器组的处理速度的压力降低。利用频谱搬移和抽取滤 波就可以实现数字下变频。图 K 为抽取滤波器的实现框图。
数据传输与通信
信息技术与信息化
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马 亮! 何子述 () *$+,-. !" #$%&’
摘 要
本文讨论了软件化电子战侦察接收机多信 号 处 理 问 题。 使 用 多 相 滤 波 的 宽 带 数 字 化 接 收 设 计 技 术, 可 以提高接收机的实时处理能力, 提高全概率 截 获 能 力。 本 文 讨 论 基 于 多 相 滤 波 的 信 道 化 接 收 机 的 基 本 原理及实现方案, 给出了基于 !"#$ 的数字信道化接收机的实现方法, 实验结果证明了该方法是有效的。
图K
抽取滤波器的实现框图
在此采用采样 率 变 换 的 多 级 实 现。 首 先 利 用 474 滤 波 器作为第一级抗混叠滤波。 474 滤波可以用来实现较高倍 率 的抽取, 以减轻后续处理负担。 474 滤波器结构如图 L :

一种宽带数字信道化接收机的设计及实现

一种宽带数字信道化接收机的设计及实现

一种宽带数字信道化接收机的设计及实现作者:鲁艳来源:《电子技术与软件工程》2018年第04期摘要数字接收机是目前快速发展的接收机技术,随着超高速数字电路技术的迅速发展,雷达接收机的数字化的水平越来越高。

采用多相滤波和快速傅里叶变换技术实现宽带数字信道化接收机,能够对宽带信号实时滤波、检测和参数测量,具有较高的时频测量精度。

本文结合某型雷达的数字接收部分进行了设计和仿真,验证了该模型的有效性。

【关键词】多相滤波信道化接收机随着军事信息化技术的不断发展,雷达在现代战争中的地位越来越凸现,以前在雷达系统中采用的可靠性低、抗干扰能力弱、灵敏度低、灵活性差的模拟接收系统己变得越来越不能适应。

因此,从20世纪80年代后,研究具有可靠性较高、灵敏度高、灵活性和抗干扰能力较强的数字接收系统成为了重要的研究主题。

数字信道化接收机作为数字接收机的最优秀的一种,具有独特的优越性能,其带宽宽、截获概率高、灵敏度高、动态范围大、处理能力强且具有良好的频率分辨率,可以确保设定频段内信号的全概率截获。

另外,数字信道化接收机设备量少,体积小,信道均衡性好,因此数字信道化技术在宽带接收机设计中得到了广泛的重视。

1 数字信道化接收机的设计本文设计的数字信道化接收机信号频段为88MHz~108 MHz,接收信号为调频广播电视的直达波或反射信号。

利用高速A/D芯片实现回波信号的直接数字采样。

该接收机由前级数控放大板、功分滤波组件、末级数控放大板、A/D板组成,其内部结构框图如图1所示。

该接收机主要完成对信号的放大、增益控制、采样、DDC、数据预处理及信道化处理的功能。

接收到的回波信号在经前级数控放大板进行抗饱和放大,通过功分滤波组件滤波后分别进入末级数控放大支路进行放大处理,放大后信号再经过A/D采样、滤波、数字信道化处理,采样后信号(LVDS)经数据打包后通过光纤输出给后级信号处理分系统。

2 基于FFT多相滤波的FPGA实现在本文设计中采用的是快速傅里叶变换(FFT)来实现多相滤波的信道化划分,采用64倍抽取,将信号划分为64个通道,每个通道的信号带宽0.2MHz;原型低通滤波器阶数为1024阶。

宽带数字接收机的关键技术研究及实现的开题报告

宽带数字接收机的关键技术研究及实现的开题报告

宽带数字接收机的关键技术研究及实现的开题报告一、选题背景及意义随着通信技术的发展和普及,数字信号与数字处理技术已经成为了现代通信技术中的重要组成部分。

宽带数字接收机作为数字信号处理技术在接收端的一种应用,具有广泛的应用前景。

宽带数字接收机可以用于信号处理、雷达、通信、卫星通信、无线电监测、电子侦察等领域。

因此,对宽带数字接收机的关键技术研究及实现有着重要的意义。

二、研究目标及内容本课题旨在研究宽带数字接收机的关键技术,包括数字信号处理、频谱分析、信号捕获与调谐、软件无线电等方面的技术。

具体包括以下内容:1. 数字信号处理技术的研究及实现,包括数字滤波、FFT变换、数据压缩等。

2. 频谱分析技术的研究及实现,包括基于功率谱密度的频谱分析算法,以及一些新型的频谱分析方法。

3. 信号捕获与调谐技术的研究及实现,包括数字信号采集、数据处理、自适应控制等方面的技术。

4. 软件无线电技术的研究及实现,包括FPGA与软件的协同设计、无线电频率合成技术等方面的技术。

三、研究方法及时间安排本课题将采用文献调研、实验仿真、实际测试等多种研究方法。

按照下面的时间安排进行:1. 第1月:文献调研与相关理论知识学习。

2. 第2-3月:数字信号处理技术的研究及实现。

3. 第4-5月:频谱分析技术的研究及实现。

4. 第6-7月:信号捕获与调谐技术的研究及实现。

5. 第8-9月:软件无线电技术的研究及实现。

6. 第10月:系统集成测试及性能评估。

7. 第11月:撰写论文,制作答辩PPT。

四、预期成果本课题将研究并实现宽带数字接收机的关键技术,形成相应的测试数据和实验结果,为相关领域的技术研究提供参考。

预期成果包括:1. 研究报告:对宽带数字接收机的关键技术进行详细研究,撰写相应的研究报告。

2. 软件程序:实现关键技术,并开发相应的软件程序。

3. 实验数据:对所实现的宽带数字接收机进行测试,形成相应的实验数据及性能评估报告。

4. 学术论文:将本课题研究成果及其应用,在相关学术期刊,会议中进行发表。

宽带中频数字接收机的分析与硬件实现

宽带中频数字接收机的分析与硬件实现

end征
endprocess;
endarch;
仿真图形请看图3.12:
图3.12数字下变频的仿真图形
3.5.2低通滤波器的设计
对于经过数字基准信号混频后的序列,需要用一个低通滤波器加以滤波,得到两路正交的I、Q基带信号。

该滤波器性能的好坏,将直接影响到随后两路正交基带信号的质量。

因此本节专门讨论关于数字滤波器的设计问题【321。

输入为研栉】为爿n】,单位冲击响应为^[n】的数字滤波器,如图3.13所示输
y【n】
幽3.13FIR数字滤波器的结构图
所示,其表达式为H”】_∑x[n]h[n-k]
tI—∞
或用离散卷积公式简单表达为y[n】=Ⅱ玎】·h[n】
数字滤波器可以考虑用两种形式来实现,即有限冲击FIR和无限冲击响应IIR。

所谓有限冲击响应滤波器FIR是指冲击响应函数h[n1为有限个值的数字滤波器,即满足:h[n】=o'n>N2或n<Ⅳl
式中,Ⅳ1,Ⅳ2为有限值。

实际不通常取N。

=o'札=M,故对FIR滤波
哈尔滨工程大学硕十学位论文
图3.18FIRCompilerMegacoreFunction
图3,19设计以后的FIR模块
参数设置如下:
采样速率:40MHz
滤波器类型:低通
截止频率:2MHz
窗函数类型:汉宁窗
滤波器阶数:15阶。

宽带射频信道化接收及光子集成技术研究

宽带射频信道化接收及光子集成技术研究

宽带射频信道化接收及光子集成技术研究宽带射频信道化接收及光子集成技术研究摘要:随着通信技术的不断发展,宽带射频信道化接收及光子集成技术在无线通信领域展现出广阔的应用前景。

本文将对宽带射频信道化接收及光子集成技术的原理、应用以及未来发展方向进行探讨,以期为相关研究提供一定的参考。

一、引言随着通信需求的不断增加,传统的射频通信技术在宽带数据传输方面面临着诸多挑战。

尤其在大数据时代到来的背景下,传统的射频通信技术已经无法满足高速、高容量的通信需求。

因此,如何提高射频信号的带宽以及数据传输的速率成为了当前研究的热点。

宽带射频信道化接收及光子集成技术的出现为解决这一难题提供了全新的思路和方法。

二、宽带射频信道化接收技术宽带射频信道化接收技术是指通过对传输信号进行频带划分,将不同频段的信号分配到不同的子信道中进行传输的技术。

这种技术可以有效地提高传输速率。

具体而言,宽带射频信道化接收技术主要包含以下几个关键步骤:1. 频域划分:通过将信号在频域上进行划分,将宽带信号划分为若干个子信道,并对每个子信道进行独立处理。

2. 频率感知:利用频率感知技术对各个子信道进行频率偏移估计和校准,以保证信号的准确接收。

3. 分组与调度:根据不同的传输需求,将各个子信道中的数据进行分组,然后通过调度算法将数据进行合理分配,以实现最优的数据传输效果。

三、光子集成技术光子集成技术是指将多种光学器件结合在一起,形成一个完整的光学系统的技术。

光子集成技术具有体积小、功耗低、传输速率高等优点,可以满足宽带数据传输的需求。

光子集成技术主要包括以下几个方面的研究内容:1. 光子芯片设计:通过对光子芯片的设计和制备,实现多种光学器件的集成,以降低器件的体积和功耗。

2. 光子器件的制备:采用先进的微纳加工技术,制备高性能的光子器件,以提高光子集成系统的传输速率和稳定性。

3. 光子集成系统的设计:根据特定的通信要求,设计并优化光子集成系统的结构,以提高系统的性能和可靠性。

宽带射频接收通道的设计与实现

宽带射频接收通道的设计与实现

第54卷 第2期2021年2月通信技术Communications TechnologyVol.54 No.2Feb. 2021文献引用格式:周伟中,王晶晶,吴治霖.宽带射频接收通道的设计与实现[J].通信技术,2021,54(2): 492-497.ZHOU Weizhong,WANG Jingjing,WU Zhilin.Design and Implementation of Broadband Receiver’sRF Front-End[J].Communications Technology,2021,54(2):492-497.doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2021.02.035宽带射频接收通道的设计与实现*周伟中,王晶晶,吴治霖(深圳市网联安瑞网络科技有限公司,广东 深圳 518026)摘 要:作为现代通信系统中必不可少的部分,无论在军用领域还是民用领域,接收机都是近些年的研究热点。

随着现代科学技术的进步和应用需求的不断更新,人们对接收机工作频带、灵敏度以及动态范围等指标的要求越来越高。

射频前端的指标是整个接收机系统性能的基础,研制了一种宽带接收机,设计实现了重要的前端宽带放大电路和接收变频通道电路。

经过论证和测试,设计的宽带接收机达到了用户对工作频段、动态范围和灵敏度的高要求。

目前,该接收机已经交付用户投入使用,工作稳定,性能良好。

关键词:宽带接收机;射频前端;变频;动态范围中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1002-0802(2021)-02-0492-06Design and Implementation of Broadband Receiver’s RF Front-EndZHOU Weizhong, WANG Jingjing, WU Zhilin(Shenzhen CyberAray Network Technology Co., Ltd., Shenzhen Guangdong 518026, China) Abstract: As an indispensable part of modern communication systems, receivers have always been a research hotspot in recent years, no matter in the military or civilian fields. With the progress of modern science and technology, and also with the continuous update of application requirements, people have higher and higher requirements for receiver operating frequency band, sensitivity and dynamic range. The indicators of the RF Front-end are the basis for the performance of the entire receiving system. A broadband receiver is developed, and the important front-end broadband amplifier circuit and receiving frequency conversion channel circuit are designed and implemented. Demonstration and tests indicate that the designed broadband receiver meets the user’s requirements for working frequency band, dynamic range and sensitivity. At present, the receiver has been delivered to users and put into use, with stable work and good performance.Keywords: broadband receiver; RF front-end; frequency conversion; dynamic range0 引 言目前,很多通信系统都使用了宽带接收机用于接收各种电磁信号。

宽带数字接收机的调整信号处理模式研究

宽带数字接收机的调整信号处理模式研究

宽带数字接收机的调整信号处理模式研究摘要:在数字化技术的发展下,宽带数字接收机成为目前研究的重点,国内外已经针对此进行了深入的研究,本文主要从单比特瞬时测频技术、多相滤波宽带中频数字信道化技术、基于FFT的信道化技术、集运带通采样的宽带射频微波数字接收机来分析宽带数字接收机调整信号处理技术的应用。

关键词:宽带数字接收机;调整信号处理技术;分析在半导体技术的发展下,数字化开始成为信息技术的一项重要发展趋势,宽带数字接收机有着处理能力强、动态范围高以及瞬时带宽宽的优势,已经开始取代模拟接收机,并在雷达、通信等领域中得到了推广。

宽带数字接收机是目前数字接收机研究的热点,也是雷达对抗侦查数字接收机的发展方向。

目前,在国外,宽带数字接收机调整信号处理技术是研究的重点,而且也已经有了一些相关的报道。

而在国内,对宽带数字接收机的研究主要集中在超宽带雷达接收机方面。

当然,宽带数字接收机想要更加高效的接收信号,就需要有高速信号处理技术来支撑。

这些信号处理技术包括单比特瞬时测频技术、多相滤波信道化技术、基于FFT的信道化技术和基于带通采样的宽带射频微波数字接收机。

以下就针对这几项技术进行分析:一、单比特瞬时测频技术特点:这是模拟接收机中的一种常用技术。

这种技术可以解决大宽带场合下的频率测量问题。

而如何将这一技术运用到宽带数字接收机中,是现在研究的重点。

通过实验验证这项技术的性能,表明其具有1GHz的瞬时宽带,但是在一定条件的处理下可以达到2个信号。

并且利用这种技术设计好的接收机具有体积小、功耗低等的优点,可以应用在星载雷达对抗侦查设备中。

这是一款非常有潜力的数字式瞬时测频技术,它能够处理两个同时到达的信号。

不足:这项技术也有很难实现的问题,非线性信号处理条件下的信号检测问题。

因为没有给出具体的检测标准,所以就需要检测部门通过大量的实验来获得,比较麻烦。

二、多相滤波宽带中频数字信道化技术特点:频率信道化在宽带数字接收机中也是一种比较好和比较常见的处理方法,它的理论是多频率信号处理理论。

宽带数字阵接收机技术的研究与实现的开题报告

宽带数字阵接收机技术的研究与实现的开题报告

宽带数字阵接收机技术的研究与实现的开题报告一、选题背景现代通信与雷达系统需要对高速、宽带信号进行采集和处理。

其中宽带数字阵列接收机是一种高效的采集系统,具有优越的带宽与功率特性,可以实现高分辨率的方位角估计和精确的定位测量。

因此,在现代通信与雷达系统中得到了广泛的应用。

宽带数字阵列接收机的研究与实现,不仅对提升现代通信与雷达系统的性能具有重要意义,而且对于推进该领域的实际应用也有着重要的意义。

二、选题意义1.提高通信与雷达系统的性能;2.推进该领域的实际应用;3. 对提升国防和安全防范能力有着重要意义。

三、研究内容本项目主要针对宽带数字阵列接收机技术进行研究,主要包括以下内容:1.宽带数字阵列接收机的原理和技术体系研究;2.宽带数字阵列接收机的硬件设计与制作;3.基于FPGA的数字信号处理的设计与实现;4.实现宽带数字阵列接收机的功能和性能测试;5.总结和分析实验结果,展望接下来的研究方向。

四、研究方法和技术路线本项目主要采用以下方法和技术路线:1.文献查阅和资料收集:对相关领域的学术文献和相关技术资料进行系统研究和收集;2.理论探讨:通过对数字信号处理和线性阵列理论的深入研究,探讨宽带数字阵列接收机技术的关键性问题;3.系统设计:基于理论探讨的结果,设计宽带数字阵列接收机的体系结构和硬件电路;4.数字信号处理设计:基于FPGA的数字信号处理设计与实现;5.实验测试:对实现的宽带数字阵列接收机进行性能和功能测试,总结和分析实验结果;6.展望接下来的研究方向:总结实验结果,为这一领域的研究提供指导和展望。

五、预期成果1.实现宽带数字阵列接收机的硬件电路设计与制作;2.基于FPGA的数字信号处理的设计与实现;3.实现宽带数字阵列接收机的功能和性能测试;4.总结和分析实验结果,并展望接下来的研究方向。

六、研究进度安排研究时间:2022年3月-2023年9月1.前期准备与文献研究:2022年3月-2022年5月2.宽带数字阵列接收机的原理和技术体系研究:2022年6月-2022年8月3.宽带数字阵列接收机的硬件设计与制作:2022年9月-2022年11月4.基于FPGA的数字信号处理的设计与实现:2022年12月-2023年2月5.实现宽带数字阵列接收机的功能和性能测试:2023年3月-2023年6月6.总结和分析实验结果,展望接下来的研究方向:2023年7月-2023年9月七、结论本项目主要通过研究宽带数字阵列接收机技术的原理和技术体系,并实现其硬件设计与制作以及基于FPGA的数字信号处理的设计与实现,实现宽带数字阵列接收机的功能和性能测试。

基于多级信道化的超宽带搜索接收机设计与实现

基于多级信道化的超宽带搜索接收机设计与实现

第 卷第 期 年月信号处理基于多级信道化的超宽带搜索接收机设计与实现王永明 , 张尔杨 王世练 李长龙( 国防科技大学电子科学与工程学院,湖甫长沙; 中国人民解放军部队,浙江杭州;中国人民解放军部队,浙江杭州)摘 要:针对大瞬时带宽和高频率分辨率的实时侦察需求,联合采用模拟信道化和数字信道化技术完成了超宽带信号搜索接收机的设计与实现,并重点讨论了数字信道化接收机的高速数字系统设计。

数字设计中,充分考虑了高速数据的可靠接收以及片内数字处理速度和资源的优化配置,确保系统良好的性能。

实现和测试结果表明接收机性能稳定,能够完成大瞬时带宽内的无线电信号搜索任务。

关键词:无线电侦察;信道化接收机;测频;参数估计;实现中图分类号:文献标识码:文章编号:()( :,,,, ,;,,,,;,),:;;;;!" 引言战场无线通信频段的不断扩展,多标准、多模式软件无线电技 术 的 应 用,对 通 信 侦 察 设 备 提 出 了 严 峻 的挑战。

要求通信侦察设备向全频段侦察 接收 模式 发展,具备大瞬时带 宽、高 分 辨 率、大 动 态 范 围、多 信 号 并行处理及大 量 信 息 实 时 处 理 的 能 力,能 够 实 现 监 视 信道内信号的全概率截获。

研制频率高达几 的通信侦察设备已成为发展趋势,如美国 系列监视接收机的频率范围为「 」。

然而,在宽带数字处理方面由于受到 器件性能的制约,实现高频段、大带宽、高有效位数的 转换还存在许多困难。

在实现大带宽、超高频率分辨率的实时谱分析方面,目前的专用 器件水平还不能满足实际需求。

因此,针对大瞬时带宽、高频率分辨率的实时侦察需求,采用模拟信道化级联数字信道化的侦察接收机是当前完成宽带实时侦察任务的有效实现方案之一。

本文以瞬时带宽的接收机设计为例,给出了联合使用模拟信道化和数字信道化技术的超宽带侦察接收机 设 计 与 实 现 方 法,重 点 讨 论 了 如 何 在 以 高 速和单片大容量为主的硬件平台上实现基于数字信道化的高精度测频接收机。

短波宽带数字接收机的信道化处理研究的开题报告

短波宽带数字接收机的信道化处理研究的开题报告

短波宽带数字接收机的信道化处理研究的开题报告摘要:短波宽带数字接收机用于无线通信、广播等领域,具有频谱宽、接收灵敏度高、抗干扰能力强等优点。

信道化处理是数字接收机中的重要组成部分,对接收机的性能影响很大。

本文研究了短波宽带数字接收机的信道化处理技术,包括信道估计、信道均衡、信噪比改善等方面,并提出了一种改进的信道模型和相应算法。

通过仿真实验验证了该算法的优越性,说明其在短波宽带数字接收机中的应用潜力。

关键词:短波宽带数字接收机;信道化处理;信道估计;信道均衡;信噪比改善一、研究背景短波宽带数字接收机在无线通信、广播等领域中应用广泛。

其具有频谱宽、接收灵敏度高、抗干扰能力强等优点,因而被广泛推广和应用。

在数字接收机中信道化处理是一个重要的组成部分,对接收机的性能影响很大。

信道估计、信道均衡和信噪比改善是短波宽带数字接收机信道化处理的核心技术。

二、研究内容1. 信道模型建立首先,我们对短波宽带数字接收机进行建模,并针对信道化处理提出了一种改进的信道模型。

该模型中考虑了多径衰落、多径干扰等各种信道干扰因素,并分别给出了它们的数学模型。

2. 信道估计信道估计是数字接收机中信道化处理的第一步,也是十分重要的一环。

在研究中,我们提出了一种基于最小均方误差准则的信道估计算法,可以有效地估计信道的时钟和频率漂移,并能够校准接收机的内部时钟和参考频率,从而提高接收机的接收灵敏度和抗干扰能力。

3. 信道均衡信道均衡是数字接收机中信道化处理的第二步,它的作用是校正接收信号经过信道所引起的失真和干扰。

我们提出了一种基于神经网络的信道均衡算法,该算法能够通过学习历史的信道状态,快速地适应当前的信道状态,有效地提高了接收信号的恢复质量。

4. 信噪比改善在数字接收机中,信噪比是一个重要的性能参数,它直接决定了接收机的接收灵敏度和抗干扰能力。

本研究提出了一种基于频域滤波的信噪比改善算法,该算法可以移除噪声和干扰信号,从而显著地提高接收信号的信噪比和恢复质量。

宽带中频数字接收机的研究及硬件实现的开题报告

宽带中频数字接收机的研究及硬件实现的开题报告

宽带中频数字接收机的研究及硬件实现的开题报告
该开题报告主要阐述了宽带中频数字接收机的研究和硬件实现。

传统的中频数字接收机(IFDR)需要高质量的低噪声放大器和外围组件,以提供高动态范围和高度线性的信号链路。

这些放大器和组件的成本非常昂贵,而且由于它们的特性受到环境的影响,所以难以维护和校准。

宽带中频数字接收机的出现能够有效地解决这些问题。

它能够使用低成本、高度集成的模拟到数字转换器(ADC)和FPGA来代替传统的IFDR,并实现可靠的数字信号处理和基于软件定义的无线电(SDR)。

本研究将基于业界最新的FPGA平台,设计并实现一套宽带中频数字接收机。

在前期的研究中,我们将重点关注RF前端和数字后端的架构设计,以及实现基带算法的性能优化。

随着项目进行,我们将集成其他功能来增强接收机的性能和灵活性。

例如,我们计划添加射频自适应前端,以提高动态范围和噪声等级,并使用无线电频谱测量仪来实现频谱监测和电磁兼容性(EMC)测试。

最终,我们将评估我们的宽带中频数字接收机的性能,并将其与传统IFDR进行比较。

我们的希望是,该研究的结果将为下一代无线电系统的开发提供基础参考,并提供一条可靠的路径以降低成本和提高性能。

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1 数字信道化原理
x[n]是经过A/D转换后的输入信号,在这个数字接收机中每个带通滤波器都源于一个原型低通滤波器h0[n]。如果h0[n]是一个长度为N的实系数因果低通滤波器h0[n]={h[0],h[1],…,h[N-1]}。这个低通滤波器能变换成一系列带通滤波器,第k个信道的中心频率为:
图7中每个单元为10位的D触发器,第一级采用一个时钟clk8x,第二和第三级采用时钟clk1x,即为第一级时钟的8分频,时钟的分频和相位设置可以通过FPGA内部的PLL设置。
根据图2,抽取到的数据需要滤波,根据多项滤波理论,抽取后的每个信道需要和原型低通滤波器的系数做卷积。由图4可知该FIR滤波器的特性,根据Matlab计算得到该滤波器的96阶系数,经过8倍抽取和2倍内插补0,生成16×12的矩阵。得到的矩阵的每一行作为相应信道的卷积系数,卷积的实现过程。
3.2 硬件系统实现
根据多项滤波器组理论和Matlab程序仿真的结果,在FPGA内部实现宽带信号的信道化。中频化的信号通过变压器经AD采集后输出差分数据。由图2数字信道化接收机实现框图可知,在0~200 MHz的范围内均匀信道化成16个信道,因此需要对数据进行16/2即8倍的抽取,又由于100~200 MHz是0~100 MHz的镜像,所以8信道是0信道的一个延迟,9信道是1信道的一个延迟,以此类推,15信道是7信道的一个延迟。所以经过抽取的数据将出现50%的覆盖,在FPGA内部的实现方法。
宽带信道化接收机研究与实现[图]
0 引言
在现代电子战环境中,信号一般都具有密集化、复杂化的特点,而且占用的频谱越来越宽,从而对宽带数字信道化接收机准确接收信号提出了更高的要求。一般的数字接收机在监视整个频段时,由于相邻信道间往往会存在盲区,有可能丢失信号,而改进后的无盲区多相滤波器的信道数与抽取倍数不再相等,信道数和抽取因子之间往往存在倍数关系。FPGA以其自身的结构和高速的数据处理能力及大量的乘加器、存储器及逻辑单元,成为一种重要的信号处理工具,在高速数字滤波器的设计方面更有其明显的优势。
对一般的数字接收机,原型低通滤波器的长度N大于信道数K,如果N=KP,则:
数字信道化处理后,频率将为原来的1/M,故可以进行M倍的抽取。
数字信道化即由一个低通和若干带通滤波器组成的滤波器组,是信道化的根本,但如果A/D的采样信号直接送入各滤波器做数字滤波,则运算量很大,硬件上难以实现,故采用多相滤波的方法。先做抽取使信号速率降低,再进入多相滤波器组,具体流程。
图9和图10显示了A/D采集到的数据和信道化后的数据。
图9为矢量信号源发生器产生的在第0个信道上的正弦信号,显示的是经过A/D采集后FPGA读取到的数字信号用SignalTapⅡ显示。
4 结论
文中给出宽带信道化接收机在Matlab环境下的算法和精度仿真,验证了算法的可行了对0~100 MHz频率范围的中频信号8信道的数字信道化。根据仿真结果和实际硬件测量得到的结果,表明该信道化接收机具有良好的检测能力,也证明宽带信道化接收机的在非协作通信中的检测能力和应用意义。
多项滤波器的结构一般情况下为K=FM,K为总信道数;M为每路数据的抽取倍数。让h0[n]为原型低通滤波器,该滤波器能分解成K相分量。
则F=2时的硬件实现框图。
2 系统的Matlab仿真
首先要设计原型低通滤波器,Matlab是工程应用、信号处理、数学计算领域里非常实用的工具。根据相应的需要设计满足一定指标的滤波器。Matlab中的firpmord是采用最佳逼近最大最小准则的算法,该函数可以求出原型低通滤波器的阶数,指令firpm可以求出原型低通滤波器的系数。若采样率fs为200MHz,将0~fs划分为16个均匀信道,则低通滤波器的通带截止频率为6.25MHz,阻带截止频率为12.5MHz。相应的滤波器设计指标设计为通带增益为1,阻带增益为0,通带纹波为0.01 dB,阻带衰减为60 dB,采样率为200 MHz。
根据这些参数得到96阶的FIR滤波器,FIR滤波器特性。
由于在FPGA中的编程需要量化后的滤波器,因此得到该FIR滤波器10位量化后的特性。
对原型低通滤波器做16倍的抽取,2倍内插得到滤波器的多相分量。在Matlab环境仿真基于多相滤波器的数字信道化过程,结果。
由图5可知,25.1 MHz的信号处于第2个信道,而仿真结果也说明在第2个信道的输出幅度最大,是其他信道输出的60 dB以上。
3 信道化接收机硬件平台
3.1 硬件系统
由矢量信号源(JUNG JIN SG-1710)产生0~200 MHz的信号,经过变压器后进入A/D,输出LVDS数据和同步时钟给FPGA。通过压控振荡器,产生200MHz的差分时钟驱动A/D。A/D转换器选取LTC2242-10,它是Linear公司推出的10位250 MSPS,高IF采样模/数转换器,该器件提供1.2GHz模拟输入带宽,需要2.5V的工作电源。FPGA采用的是Altera公司的StratixⅡ系列的EP2S60F484,等级为C5。压控振荡器采用A/D公司的AD9516-3,AD9516-3提供多路输出时钟分配功能,具有亚皮秒级抖动性能,还配有片内集成锁相环(PLL)和电压控制振荡器(VCO)。AD-9516-3提供4路LVDS输出的工作频率达800 MHz,在该系统中LVDS输出200 MHz的时钟驱动A/D。系统硬件框图。
图8中第一级的模块为10位的D触发器,第二级为乘法器,第三级为加法器,每一级的时钟采用相同的时钟。
由于多项滤波结构的特性,每个信道卷积后需要做并行的FFT计算,所以不能使用QuartusⅡ自带的IP核FFT模块,因为其自带FFT模块是串行计算的,而且最小支持64点的计算。
FFT的程序编写由复数乘法器和D触发器组成,这里用到16点的FFT有4级,每一级都要舍位保留一位符号位,因为无限制的保留数据位会造成FPGA的资源不够,所以不仅需要通过计算调整舍位,还要确保精度。
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