短波信号接收机研究
短波接收机标准场强校准方法
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2022 年 4 月 25 日第 39 卷第 8 期
Telecom Power Technology
Ａｐｒ． ２５， ２０２２， Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．８
标准天线
场强仪
发射天线
接收天线
便携频谱仪
光纤 信号源设备
接收机
图 2 实验场景
软件界面
信号源设备连接发射天线，发射标准短波信号， 发射信号频率遍历 2 ～ 30 MHz 短波频段，随机选取 频点进行发射。标准天线和接收天线放置在同一位置， 距离发射天线 1 000 m。将标准天线连接场强仪和频 谱仪，测量标准场强值。两个设备的场强测量值可以 相互进行校对，剔除误差较大的测量值，提高实验的 准确性和可靠性。接收天线连接接收机来模拟实际短 波接收系统，接收机与后端软件通过光纤连接。 2.2 测量设备
图 1 标准场强处理流程 收稿日期：2022-02-21 作者简介：王志雄（1985—），男，甘肃兰州人，硕士研 究 生 ，高 级 工 程 师 ，主 要 研 究 方 向 为 中 、短 波 广 播 信 号 监 测 、 覆盖效果评估及播出情况监管。
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摘要：目前，短波广播覆盖、技术监测等工作中经常使用电场强度的概念。相较于标准场强值，短波接收系统 所测的信号强度值包括内部链路 K 值，如器件损耗、射频信号（Radio Frequency，RF）增益等。采用外场测试的方 法来校验接收机内部链路 K 值，通过计算校准，最终得到标准场强值。
关键词：标准场强；校准；接收机 K 值
19.0
41.2
40.4
-1.0
56.6
20.0
43.3
短波接收机射频前端的设计与实现
Keyword：Short wave communication Super-heterodyne AGC DDS
IV
短波接收机射频前端的设计与实现
目录
V
目录
摘要 ....................................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................... III 目录 .................................................................................................................................. V 第一章 绪论 ..................................................................................................................... 1 1.1 研究背景及意义 .................................................................................................. 1 1.2 国内外研究现状 .................................................................................................. 1 1.3 本文工作及内容安排 .......................................................................................... 6 第二章 接收机系统的设计原理 ..................................................................................... 7 2.1 技术指标介绍 ...................................................................................................... 7 2.2 接收机主要技术指标分析 .................................................................................. 7 2.2.1 噪声来源 ................................................................................................... 7 2.2.2 噪声系数 ................................................................................................... 8 2.2.3 接收机灵敏度 ........................................................................................... 9 2.2.4 1dB 压缩点和动态范围 .......................................................................... 10 2.2.5 三阶截止点 .............................................................................................. 12 第三章 短波接收机射频前端方案设计 ....................................................................... 15 3.1 射频接收机前端结构框图 ................................................................................ 15 3.2 低噪声放大器 .................................................................................................... 16 3.2.1 低噪放的主要技术指标 .......................................................................... 17 3.2.2 低噪放的选择 ......................................................................................... 17 3.3 自动增益控制模块 ............................................................................................ 18 3.3.1 AGC 组成及原理 .................................................................................... 18 3.3.2.自动增益控制电路的组成 ...................................................................... 19 3.3.3 本文 AGC 技术的设计与实现 ............................................................... 21 3.3.4 本文 AGC 闭环设计 ............................................................................... 21 3.4 本振源单元 ........................................................................................................ 25 3.4.1 频率合成技术 ......................................................................................... 25
全数控短波接收机前端电路的设计与实现的开题报告
全数控短波接收机前端电路的设计与实现的开题报告一、研究背景随着现代通信技术的不断发展，短波通信已成为国际间、长距离间进行通信的重要方式之一。
为了实现高质量的短波通信，需要具备高品质、高性能的短波接收机。
而接收机的前端电路是影响短波接收机性能的重要因素之一。
因此，本研究选取全数控短波接收机的前端电路作为研究对象，旨在探索高速数字信号处理技术在短波接收机前端电路中的应用及其效果，以提高短波接收机的性能和可靠性。
二、研究内容和目的本课题的主要研究内容是全数控短波接收机的前端电路设计和实现。
具体来说，需要解决以下问题：1.调研当前数控技术在短波接收机前端电路中的应用现状和发展趋势；2.研究全数控短波接收机的前端电路原理及其特点；3.设计数字信号处理电路，完成数字信号的采集、处理，控制信号的生成等功能；4.实现全数控短波接收机前端电路，进行性能测试和优化；5.总结研究成果，提出未来改进的建议。
本课题的目的是，利用高速数字信号处理技术，设计具有高精度、高稳定性的全数控短波接收机前端电路，以实现更好的短波接收效果，提高短波接收机的性能和可靠性。
三、研究方法和技术路线本研究采用的主要研究方法是实验方法和分析方法。
具体研究技术路线如下：1.调研当前数控技术在短波接收机前端电路中的应用现状和发展趋势，分析数字信号处理技术在短波接收机前端电路中的应用优劣；2.基于全数控短波接收机的前端电路原理及其特点，设计数字信号处理电路，完成数字信号的采集、处理，控制信号的生成等功能；3.实现数字信号处理电路，进行成品测试和性能优化；4.通过对实验结果的分析和总结，提出未来改进的建议。
四、可行性分析本课题的实现需要采用数字信号处理技术，利用高速模数转换器（ADC）进行数字信号的采集和处理，并生成相应的控制信号。
同时，需要设计高可靠性、高精度、低噪声的前置放大器和滤波器等电路，以达到较好的短波接收效果。
因此，本课题的实现可行性较高。
短波接收机方案设计报告
一、概述本接收机主要用于将射频信号进行预处理，信道由滤波器、放大器、程控衰减器、3个功能模块组合而成，并由电源部分供电，控制部分控制衰减量。
系统方案框图如下图1-1所示：图1-1 接收信道总体框图二、设计依据设计依据来自于“J32E研制任务书”。
三、主要技术指标和使用要求见“J32E接收机技术协议”。
四、系统指标分析及设计指标分析:555平衡放大器的基本参数如表4-1所示。
表4-1 555平衡放大器的基本参数程控衰减器采用平衡结构的PE4302实现，其基本参数如表4-2所示。
表4-2平衡结构PE4302的基本参数1、输出二阶截点：（1）和频测试时，其输入主信号在带内，系统的OIP2主要受末级放大器的影响。
前端滤波器采用LC 滤波器，易实现其OIP2大于等于70dBm ；由表4-2知，程控衰减器采用平衡结构的PE4302实现， OIP2大于等于72dBm 也能实现。
系统为最大增益（30dB ）时，系统指标分配及系统OIP2的仿真计算结果如图4-1所示。
图4-1 系统OIP2仿真故要求最后一级的放大器的OIP2大于等于85dBm （和频测试）。
由表4-1知，555平衡放大器的OIP2满足要求（和频测试）；由表4-2知，平衡结构的PE4302程控衰减器的OIP2也满足要求。
（2）差频测试时，其输入主信号在带外，而和频测试的输入主信号在带内，则若和频测试时的系统OIP2能满足大于等于80dBm，则其差频测试时的系统OIP2能满足大于等于90dBm。
2、谐波抑制：系统要求在输出功率为0dBm时，谐波抑制大于80dB。
有源器件产生的谐波中，二次谐波是最为严重的，故只需讨论二次谐波。
若二次谐波抑制度能满足要求，则其余谐波抑制度必满足要求。
在此方案中，对末级放大器的谐波抑制要求最高，要求其在输出功率为0dBm 时，二次谐波（HD2）满足大于等于80dB。
由表4-1知，555平衡放大器的二次谐波（HD2）满足要求（输出功率0dBm测试）。
短波接收机高IP2／IP3的测试方法
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＋． ｄ Ｉ Ｄ Ｍ ３（ Ｂ ）
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测 接 收 机 输 出端 单 音 信 号 的 电 平 和 二 、三 阶 互 调产 物 的 电平 ， 再 利 用 式 （ ）～ （ ）计 算 出 ４ ７
关键 词 ：Ｉ２ Ｐ ；Ｉ Ｐ／ ３ ＭＤ３ Ｉ ；信 号 源 ；功 率 合 成 器 ；频 谱 分 析 仪
１ 引 言
短 波 接 收机 的 二 、 三 阶 交 截 点 （ Ｐ／Ｐ ） Ｉ２ Ｉ３ 是 衡 量 其 线 性 度 的 重 要 指 标 ， 工 程 中常 常 会 对 其 进 行 测 试 并 以 此 来 衡 量 接 收机 的 线 性 度 。但 笔 者 发 现 在 短 波 接 收 机 的测 试 过 程 中 ，测 试 环 境 的 不 ，如 信 号 源 质 量 不 同 、 功 率 合 成 器 不
性 都会不 同程度地 影响测试结果 。
２ Ｉ ２ Ｐ 测 试 原 理 Ｐ／ ３ Ｉ
短波 接收机链 路通常包含放大 器 、 频器 、 混 滤 波 器 、 衰 减 器 等 ， 由于 这 些 器 件 的 非 线 性 通
常 会 使 同 时 接 收 到 的 ２个 或 多 个 强 干 扰 信 号 发
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短波通信干扰技术的运用及具体措施研究
短波通信干扰技术的运用及具体措施研究【摘要】随着科学技术的不断发展，使得短波通讯逐渐被重视和关注，并迅速发展起来。
但就目前而言，短波通讯存在着抗干扰能力差的问题，严重影响了短波通讯的长远发展。
因此，本文主要分析短波通讯中抗干扰的问题，提出增强短波通信抗干扰的具体措施，从而为短波通信的稳定性与可靠性提供保障。
【关键词】短波通信干扰技术运用措施本文主要探究短波通信干扰技术的运用及具体措施，从而保证短波通信的保密性与真实性以及可靠性，促进短波通信的可持续稳定发展。
一、短波通信中的抗干扰问题1、邻道干扰问题。
邻道干扰就是临近的两个频道间的干扰，由于短波通信技术的不断发展和壮大，使得短波通信系统的应用逐渐进入人们的日常生活中，人们进行通信沟通的基础，在人们的日常生活中占有重要的位置。
如：VHF、UHF 电台等在实际的运用中，两个电台的有效距离为25KHZ。
但是，实际的应用中，短波通信中的调频信号具有大量的边频量，从本质上看，较宽的频谱可能会在信号传输的过程中使得部分边频信号发生错位，进入到邻近的频道中，从而形成邻道干扰问题。
造成邻道干扰的主要的原因有两个，分别为：①接收机的选择性不佳，进而影响周边信道。
②受到邻道发射机频带较宽，对周边造成不利影响，进而造成邻道干扰问题的出现。
2、同频干扰问题。
在短波信号进行传输的过程中，一个频段中会有多个用户编码同时进行传输。
在这个区域内，若用户编码的波形稳定性比较低，会容易受到其他波形较强的用户编码信号所干扰。
紧邻的信号接收基站会在信号接收的边界处出现部分信号的重叠。
或者是基站在发射信号的位置的时候由于与另一个基站相对比较近，信号会在接收电磁波时失真或是频率不稳定，从而导致信号频率波动比较大。
同时，如果另一个基站的发射信号很强，那么接收信号的基站会同时接收到两个频道的信息。
通俗的理解可以理解为两个相同频率之间的距离控制不够理想，并没有达到通信距离的4〜5倍，导致最小距离过小的情况出现，引起同频干扰问题的发生。
中短波接收机RFIF组件的研制的开题报告
中短波接收机RFIF组件的研制的开题报告一、研究背景随着通信技术的发展，无线通信越来越广泛应用于国民经济和军事领域。
其中，中短波通信占据着重要的地位，具有传输距离远、穿透力强等优点。
而中短波接收机作为接收该类信号的重要设备，其RFIF组件的性能对整个接收机的性能起着决定性影响。
目前，国外的RFIF组件已经具备了较高的性能和稳定性，但国内尚未有与之匹敌的产品，因此在国内开发研制高性能RFIF组件具有重要的现实意义和应用价值。
二、研究目的和内容本次研究旨在研制中短波接收机RFIF组件，其主要内容包括：1. 建立RFIF组件的理论模型，探究其工作原理和内在结构特点；2. 设计高性能RFIF组件，并优化其各个参数；3. 制造并测试所设计的RFIF组件，验证其性能和稳定性；4. 评估所设计的RFIF组件在中短波接收机中的应用效果。
三、研究方法和技术路线本文采用理论分析和实验研究相结合的方法，其中理论分析部分主要包括对RFIF组件的相关理论知识进行学习、分析和比较，以建立其理论模型；实验研究部分主要包括对所设计的RFIF组件进行制造、测试，以验证其性能和稳定性。
具体的技术路线如下：1. 理论模型的建立：学习RFIF组件相关理论知识，分析其工作原理和内在结构特点，进而建立其理论模型。
2. RFIF组件的设计：基于所建立的理论模型，进行RFIF组件的设计，并通过模拟软件对其各个参数进行优化。
3. RFIF组件制造和测试：根据设计结果进行RFIF组件制造，并通过实验测试对其性能和稳定性进行验证。
4. 应用效果评估：将所设计的RFIF组件与中短波接收机相结合，并对其应用效果进行评估。
四、预期成果和意义预计该研究会研制出高性能的中短波接收机RFIF组件，并在实验中验证其性能和稳定性。
同时，该研究结果也将为国内中短波接收机的性能提升提供技术支持，并推进国内通信设备制造业的发展。
因此，该研究具有重要的现实意义和应用价值。
短波电台的收音机接收技术
短波电台的收音机接收技术短波收音机作为一种传统的广播接收设备，具有接收远距离短波信号的功能，被广泛应用于民用和专业领域。
本文将介绍短波电台的收音机接收技术，并探讨其原理和应用。
一、短波电台收音机的原理短波电台收音机是一种接收不同频段的无线电信号的设备。
其原理基于电磁波传播和调制解调技术。
具体而言，短波电台将音频信号进行调频调制，通过天线发送到空气中成为无线电信号。
接收端的收音机通过天线接收到这些无线电信号，并经过解调还原出原始的音频信号。
二、短波电台收音机的频率范围短波频段位于无线电频谱中的3 MHz到30 MHz范围内。
这个频段之所以被称为短波，是因为它的电波波长相对较短。
短波频段的特点是信号在地球和大气层之间反射和折射，使得信号可能在全球范围内传播。
因此，短波电台收音机在国际广播和遥感通信中有着重要的应用。
三、短波电台收音机的接收技术1. 选波器技术短波电台收音机常使用超外差接收技术或直接转频接收技术。
在接收前，将希望接收的短波频段调谐到接收范围内，并将其他频段降低幅度，以避免干扰。
2. 动态范围改善技术短波电台信号强度可能受到天气、地形和电磁干扰的影响，从而导致信号质量下降。
为了克服这些问题，短波电台收音机通常采用了自动增益控制（AGC）技术和降噪技术。
自动增益控制技术通过根据输入信号的强度自动调整接收机的放大倍数，以保持一个恒定的中频输出水平。
这有助于减少信号强度波动对音质的影响。
降噪技术用于去除模拟信号中的杂音，并提高接收信号的质量。
常见的降噪技术包括滤波、抑制和降噪器等。
3. 解调技术解调是从调制信号中恢复原始信号的过程。
短波电台收音机通常采用调幅解调（AM）、调频解调（FM）和单边带解调（SSB）等技术。
调幅解调常用于语音和音乐广播，它将调幅信号还原为音频信号。
调频解调通常用于广播和无线电通信，它将调频信号还原为音频信号。
单边带解调适用于语音和数据通信，它通过提取原始信号的一个频带来减少传输带宽。
【doc】复杂电磁环境下短波通信抗干扰技术研究
复杂电磁环境下短波通信抗干扰技术研究系统平台与网络通信复杂电磁环境下短波通信抗干扰技术研究纪凌蒋欢(中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007)摘要短波通信是一种重要的军事通信手段,即可用于远距离战略通信,也可用于近距离战术通信.短波传播信道是一种时变色散信道,传输条件差,通信容量小;易受到天电和工业干扰的影响;频率资源紧张,信道拥挤:在日益复杂的电磁环境下,干扰更加密集和强烈.本文论述了复杂电磁环境下短波通信抗几种干扰技术与措施.关键词短波通信分集接收频率管理猝发通信自适应跳频引言高接收机的灵敏度.短波通信的频率段为1.6～30MHz,电波既可以通过空间电离层反射完成远距离战略通信,也可以通过地面波传播实现近距离战术通信,因此在现代战争中占据重要的地位,是军事通信的主要手段之一,而在特定的战场环境中它可能是唯一的通信手段.但短波通信整个通信频段窄,天线方向性差,保密(或隐蔽)性不强,易受敌方侦察和干扰;短波通信传输质量不稳定,易产生衰落和多径延迟;短波通信频率,传播路径与距离,天线高度,地形地物和收发信机的移动状态的不同也影响通信质量与效果,因此短波通信的抗干扰技术与措施研究具有重要的意义.1采用分集接收技术,消除多径干扰短波电台工作在各种复杂的地理环境中,发送的信号经过附近各种物体的反射,散射形成多路径传播,使到达接收机输入端的信号往往是多个幅度和相位各不相同的信号的叠加,从而形成短期衰落(快衰落).此外,还存在长期衰落(慢衰落),它是由于电磁场受到地形或高大建筑物的阻挡或者气象条件的变化而形成的,慢衰落的信号电平起伏相对较缓,直接影响着短波通信的质量.短波天线场地尽量选用平坦无障碍物的场地,减少无用反射, 有利于提高天线的发射效率.采用分集接收技术, 将接收到的多径信号分离成不相关的(独立的)多路信号,然后将这些信号的能量按一定规则合并起来,使接收的有用信号能量最大,克服各种衰落,提2有源压制性干扰的对抗措施有源压制性干扰又分为瞄准式干扰和阻塞式干扰.瞄准式干扰是针对通信设备的某一工作频率而进行的频带较窄的压制性干扰.保持无线电静默,使敌方无法侦测到工作频率J.工作时采用猝发传输技术,由于通信信号在传输过程中暴露的时间很短暂,从而大大降低了被干扰方侦察,截获的概率.也可以采用一些伪电台工作方式迷惑对方,使其无法准确判断出正常的工作频率.阻塞式干扰能同时干扰某一宽频带内的所有频率,但干扰功率分散,干扰强度低.在发信端,提高发信机发射功率,使通信方向与天线最大辐射方向一致;在收信端,采用锐波瓣的定向天线,改变天线接收方向,使天线弱方向对准干扰方向,可有效提高抗阻塞式干扰的能力.3正确选择工作频率,提高短波通信质量短波通信受到电离层,通信方向,海拨高度,天线类型等因素的影响和限制,用同一套电台和天线,使用不同频率,通信效果可能差异很大.一般来说,日频高于夜频(相差约一半),远距离通信频率高于近距离,夏季使用频率高于冬季,南方地区使用频率高于北方;另外,在东西方向进行远距离通信时,由于受地球自转影响,采用异频收发才能取得良好的通信效果.为了保证短波通信的质量,频率选择是关键,短波通信的频率必须根据电离层纪凌蒋欢:复杂电磁环境下短波通信抗干扰技术研究47 的传播条件自适应地选择,即短波通信的频率要具有适应信道变化的能力,根据通信条件(包括传播条件,噪声与干扰等)的变化,及时自适应地进行选频和换频,使通信线路始终工作在传播条件良好的频道上,这是提高短波通信质量和可靠性的最有效途径.短波通信的高频自适应技术主要针对短波信道的时变色散的这一重要特点,是为了克服传统选频方法存在的缺点,提高短波通信的可靠性和有效性.它通过实时信道估值(RTCE)技术实时地对信道进行探测和估值,选择最佳工作频率,使短波通信系统能实时地接近或实时地选用最佳期工作频率,以适应电离层的种种变化,同时克服多径衰落,多普勒频移的影响并回避各种干扰,它使短波通信系统具有和传输媒质相匹配(相适应)的能力,是现代短波通信系统中最为重要的技术之一.另外,根据现实条件,在组网上,分组选用相应的工作频率达到最佳通信的效果.如果所选用的工作频率不能顺利进行通信时,如遇到磁暴骚扰,可采用比平常低一些的频率.4采用综合抗干扰技术,多体制并用,提高短波抗干扰能力电台干扰是指工作在当前工作频率附近的无线电台的干扰,包括敌方有意识的电子干扰j.由于短波通信的频带非常窄,而且现在短波用户越来越多,因此邻台干扰就成为影响短波通信顺畅的主要干扰源.对于军用通信系统,这种情况尤其严重.邻台的干扰与其他自然条件引起的干扰有很大的不同,它带有很大的随机性和不可预测性.在敌方有意识的电子干扰下,采用高增益,方向性强的对数周期天线可取得一定的效果.但对抗一些随机干扰,就需要采用一些新技术.为提高短波信号在时域,频域和空域随机性,变化性和短暂性,在时域上采用的主要措施有突发通信技术,跳时扩频技术等; 在频域上采用跳频技术;在空域上尽可能地使通信方向远离干扰源或采用方向性天线和自适应天线.自适应跳频是在常规跳频的基础上,获取信道传输特性(包括干扰特性)而自适应地采用改善传输质量的技术.广义的自适应跳频包括干扰频率,短波频率,驻留时间,传输速率,功率的自适应等.为了进一步提高跳频通信抗频率跟踪干扰和宽带阻塞干扰的能力,可以采用自适应跳频技术.跳频通信的干扰频率自适应跳频是指跳频电台在每次通信前通过在预先给定的频率集中对信道质量分析(干扰评估),选出好的(干扰小)频率作为跳频频率集(也称为空闲信道搜索);在通信过程中自动进行频谱分析,及时选出"好的频率",以保证正在使用的频率表里的频率都有良好的传输质量,都能有效地对抗部分频带阻塞干扰和点频干扰.猝发通信技术是一种有效的抗侦察,抗干扰技术.它的工作方式是先将信息存储起来,然后在某一瞬间依正常速度的几倍或以更高的速度猝发.因此,猝发通信具有随机性和短暂性,能较好地避开敌方截获,测向和干扰威胁.如果能将猝发通信技术和高频自适应技术结合起来,形成以实时选频为基础的猝发传输技术,不仅在时间上是猝发的, 而且在频率上是变化的,这样就能进一步提高短波通信抗干扰能力.克服干扰主要是提高短波设备的技术性能(发射功率,接收灵敏度等)或者采用频率自适应,短波宽带跳频技术j.如果需要数传,调制解调器性能也非常关键,带有交织功能的串行体制短波高速调制解调器具有良好的抗干扰性能;跳频通信可有效地对付电磁干扰,但普通的跳频方式不仅易受电离层的影响,而且占用系统资源,难以满足未来通信需求.针对以上问题,可综合运用各种技术,包括: 跳时技术加跳频技术(TH+FH),频率自适应技术与跳频技术,扩频技术与非扩频技术,抗干扰技术与保密技术,线路压缩扩展技术与抗干扰技术,猝发与自适应技术等,只有采用这些综合性技术才能更好地解决信息条件下短波通信的抗干扰问题. 5进一步发展和完善频率管理系统,提高信道的通信质量和可通率在短波通信中,提高通信质量和可靠性的最有效途径是根据通信条件的变化,及时地进行选频和换频,使通信线路始终工作在传输条件良好的信道上.在一定的区域内组成频率管理网络,在短波频段范围内进行快速扫描和探测,并求得各给定区域内若干通信信道的可用频率,为区域内用户提供实时可用频率预报.这样可使区域内的自适应和非自适应用户都能选择较好的工作频率,提高了信道质量和可通率.另外,对用频单位加强管理,减少不必要的邻台干扰;适当调配频率增加相邻信道之间的隔离度,排除自扰因素.利用先进的计算机技术科学地选配频率,对频率的使用数据进行长期跟踪分析,在大范围长期预测和经验的基础上,建立频率资源库,找出符合作48系统平台与网络通信战地域条件的短波频率的使用规律,提高频率使用的准确性和有效性,这样既可以充分利用有限的频率资源,又能最大程度的保证短波通信的稳定可靠,使短波通信受外部环境的影响减到最小,提高了短波通信抗自然干扰的能力.6工程应用实例现介绍一种在工程应用中有效的抗干扰措施,具体为将扩展频谱通信技术及猝发通信技术应用于短波通信中来进行短波超快速扩频猝发通信.现代通信技术的飞速发展,特别是扩频技术在第三代移动通信中的成功应用,为实现扩频通信和猝发扩频数据传输奠定了技术基础.超大规模集成电路和高速信号处理器高效的处理能力和处理速度也为实现短波猝发扩频数据传输提供了良好的硬件平台.系统采用直接序列.正交相移键控(DS—QPSK)短波扩频猝发通信的系统方案,采用TMS320VC33, TMS320VC5509和ALTERA公司的Cyclone系列可编程门阵列(FPGA)构建了硬件平台,给出了数字信号处理器与可编程门阵列(DSP+FPGA)的混合硬件实现方案.本系统采用了直接序列扩频技术来实现无线短波数据的发送和接收.具体实现是用32位的沃尔什序列对信息速率为2.4kbps的数据进行直接序列扩频.在接收端利用扩频码的正交性对数据进行相关解扩,恢复出原始信息.由于QPSK调制技术抗噪声性能强,频谱利用率高,结构简单,所以采用它作为数据调制方式.数据传输采用超快速猝发通信方式,即每次通信的时隙限定在100ms左右,发送时隙随机分布,难以被捕获和干扰.每个时隙的数据发送前要发送一段同步头用来完成扩频码的识别,扩频码的同步,帧同步和频差估计等任务,接收端根据同步头获得的信息对数据进行解扩恢复.为了改善性能,运用Rake接收技术来接收数据,为了进一步提高系统的抗干扰能力,还对信息进行了1/2卷积编码,接收端采用Viterbi译码.对于扩频系统,接收机要从接收信号中恢复发送的数据信息,必须对接收信号进行解扩.解扩的实现依靠本地产生与发送端相同的扩频序列,并且要求与接收信号扩频序列同步,这是扩频系统中非常重要的环节之一.扩频序列的同步分为捕获和跟踪两个阶段.捕获阶段完成扩频序列的粗同步,将收,发端扩频序列的相位差限制在一个码片或更小的范围内;跟踪阶段实现收,发端扩频序列的精确同步,让本地参考信号精确跟踪接收信号的相位变化.如何可靠地实现扩频序列的快速捕获是影响系统性能的关键.常用的同步捕获方法有滑动相关法,同步头法,跳频同步法,发射参考信号法,匹配滤波器同步法等,而滑动相关法是一种最简单,最实用的捕获方法.本文采用的就是这种方法.确定信号捕获和完成码元同步,要求同时满足以下三个准则:①在连续4个接收码元中至少有3个与预定同步码的顺序相吻合;②接收到的单音功率谱峰值高过门限;③各单音出现峰值间隔连续且次序正确.在本系统中,由于采用的是猝发通信形式,时隙较短,仅为100ms左右,因此可认为信道短时平稳,发送数据的同步信息也可以一次确定,而且也可认为多径的每条路径上的时延基本是恒定的,因此只需由前导序列一次确定相关同步信息.由于发送的前导序列是双方约定好的正交码序列集,接收端利用码字的正交性,用本地序列与接收序列滑动相关,相关峰最大值所对应的位置即为同步点.从电台接收过来的基带扩频信号是差分输入的,先经过一个1:1的隔离变压器变为单端输出,再经过运放将其抬高到直流电平以上,低通滤波后送到模数转换器进行采样处理,采样结果在FPGA中锁存, 并在FPGA内部进行希尔伯特变换和相关处理.在一个样点间隔内,进行当前样点值的希尔伯特变换,同时并行地进行前一个样点的相关运算.将相关结果分成四个部分,锁存在对应的四个地址中,由TMS320VC5509分四次依次读取.由TMS320VC5509 和TMS320VC33完成信号的捕获和码元的判决.将处理好的数据通过TMS320VC5509送到数模转换器TLV5619中进行数模转换,转换得到的模拟信号经过低通滤波和运放放大以后,再通过同样的一个1:l的隔离变压器变为差分输出送到扩频电台.7结束语本文论述了复杂电磁环境下短波通信抗几种干扰技术与措施,并以短波猝发扩频通信的应用实例,充分说明了在现代通信中抗干扰技术的成功应用.本应用给出了一种DS.QPSK短波扩频猝发通信的系统实现方案,并运用TMS320VC33,TMS320VC5509和ALTERA公司的Cyclone系列FPGA构建的硬件平台进行了DSP+FPGA的混合(下转第53页)郭锦杰李涛牟苏斌:基于凸集投影的航拍图像超分辨率重建方法53 数作为图像评价函数j:,)=∑∑(1I(x,y)一,(+1,y)】+[1(x,Y)一l(x,Y+1)】)(29)该函数主要评价图像的清晰度,即图像边缘的清晰程度.本文选用的另一个图像质量评价函数是空间频率函数:设给定一幅M×N图像,(,Y),其中为图像的行数,|7v图像的列数.行和列频率定义为:Rowg-√;tl(,y)一,(,Y一1)s厂T————————一——一Column_Freqtt(一,(x一1,y)1(29)则空间频率为:Spatial』req=I,Row—Freq)+Column—jreq,)该函数主要表达了图像的高频分量,由于图像的亚采样过程相当于图像的低通滤波过程,所以高分辨率图像往往比低分辨率图像具有更多的高频分量.实验结果如表1所示.表1图像质量评价结果,,\图像帧本文算法双线性插评价方重构的图像值后的图像能量递度1957357542742函数评价结果空间频率2.34191.2947函数评价结果从上表可以看出,通过本文算法重构的函数,比通过对参考帧进行双线性插值获得的图像具有更高的边缘清晰度和更多的高频分量.4结束语本文实现并比较了两种图像放大的算法:单帧图像放大算法(双线性插值),和基于图像配准的POCS算法,从计算机实验结果可以看出,后者不光从视觉效果上看比前者具有更好的视觉效果,而且通过两种图像质量评价函数(能量梯度函数和空间频率函数)进行客观评价结果,另外,后者的实验结果比双线性插值算法保留了更多高频成分,而且相邻像素点之间的能量梯度也比前者大,这说明本文采用的POCS算法比前者具有更高的图像边缘清晰度. 参考文献:[1]R.C.Hardie,K.j.Barnard,J.G.Bogar,eta1.HighRes? olutionImageReconstructionfromaSequenceofRotated andTranslatedFramesandIt,sApplicationtoanInfrared ImagingSystem.OpticalEngineering,1998,73(1).[2]薛梅.复原和超分辨率复原算法及应用研究.东南大学硕士学位论文,2002.[3]TsaiRY,HuangTS.Multi—FrameImageRestorationand Registration.AdeaneesinComputerVisionandImagePro—cessing,1984,(1).[4]MehmetK.Ozkan,A.MuratTekalp,M,IbrahimSezan. POCS—BasedRestorationofSpace?VaryingBlurredImages. IEEETransactionsonImageProcessing,1994,3(4).[5]DanteC.Y oulafellow.GeneralizedImageRestorationby theMethodofAlternationOrthogonalProjections.IEEE TransactionsonCircuitsandSystems,1978,CAS-25(9).【6]汪孔桥,Jari.A.Kangas.数字图像的质量评价.测控技术,2000,19(5).作者简介:郭锦杰,男(1981一),助理工程师,现从事共性软件开发与设计工作.李涛,男(1981一),助理工程师,现从事共性软件开发与设计工作.牟苏斌,男(1973一),高级工程师,现从事共性软件开发与设计工作.(上接第48页)硬件实现,得到的系统性能已达到预期要求,实现机械工业出版,2006 了数据的有效实时处理.参考文献:[1]王铭三,等.通信对抗原理.北京:解放军出版社,1999.[2]苟彦新.无线电抗干扰通信原理及应用.西安:西安电子科技大学出版社,2005.[3]张邦宁,魏安全,郭道省,等.通信抗干扰技术.北京:作者简介:纪凌,男(1980一),助理工程师,现主要从事语音通信系统设计与开发,系统集成方面研究工作.蒋欢,男(1981一),助理工程师,现主要从事语音通信系统设计与开发,系统集成方面研究工作.。
中短波广播系统中存在的信号接收问题探析
中短波广播系统中存在的信号接收问题探析【摘要】中短波广播系统在信号接收方面存在着一些问题，本文通过探析中短波广播系统的工作原理、信号接收问题的来源、接收天线位置选择、频率选择对信号接收的影响以及信号叠加及处理方法来深入分析。
接收问题会影响广播系统的接收效果，因此在选择天线位置和频率时应格外注意。
对信号叠加问题的处理也是提升接收效果的重要部分。
本文对提升中短波广播系统接收效果提出了一些建议，并探讨了未来研究方向，旨在改善信号接收问题，提升广播系统的整体性能。
【关键词】中短波广播系统、信号接收问题、工作原理、接收天线、频率选择、信号叠加、信号处理、影响、提升效果、建议、未来研究方向1. 引言1.1 背景介绍目前，中短波广播系统在信号接收过程中存在各种问题，如信号干扰、衰减、多径效应等。
这些问题的产生主要与天线位置选择不当、频率选择不合理以及信号叠加等因素有关。
有必要深入探讨这些问题的来源和解决方法，以提高中短波广播系统的接收效果和稳定性。
本文将重点分析中短波广播系统的工作原理、信号接收问题的来源、接收天线位置的选择、频率选择对信号接收的影响以及信号叠加及处理方法，希望能够为相关研究和实践提供参考和借鉴。
1.2 研究意义通过深入研究中短波广播系统的工作原理和信号接收问题的来源，可以更好地了解系统运行的机制和存在的问题，有助于找出解决问题的方法和途径。
合理选择接收天线位置和频率，优化接收信号的条件，可以改善信号接收的质量和稳定性，提高系统的整体性能。
由于中短波广播系统广泛应用于政府、军队、航空、海事等领域，而这些领域中的通信需求对信号的稳定性和可靠性要求较高，因此研究信号接收问题对于保障各领域的通信安全具有重要意义。
随着现代通信技术的不断发展和进步，中短波广播系统也需要不断创新和改进，以适应社会的发展需求。
研究中短波广播系统中存在的信号接收问题，不仅可以提高系统的接收效果和优化性能，还可以满足各领域对通信质量的需求，为中短波广播系统的发展和应用提供技术支持和保障。
短波数字接收机的算法研究和DSP实现
短波数字接收机的算法研究和DSP实现发布日期:2006-03-02作者:李双田李昌立陈丹平袁津润来源:电子学报【提要】接收机数字化是当前无线通信领域的一个热点.高效的DSP算法是高性能低代价短波数字接收机的关键.本文介绍短波数字接收机组成原理、短波数字接收机的算法研究和DSP实现及实验结果.关键词:短波通信、短波数字接收机一、引言由于短波通信具有通信距离远和信道不易摧毁等优点，它历来是政府、军事、外交、气象、商业等部门必要的通信手段.基于超外差理论的短波模拟接收机至今已有80多年的历史，其技术已相当成熟.归纳起来性能可达到如下水平：接收频段从5kHz到30MHz，调谐精度通常可达10Hz；音频处理带宽从 300Hz到16kHz，可有5种选择或略多一些；解调方式有调幅(AM)、等幅报(CW)、调频(FM)、单边带(SSB)和独立边带(ISB)等几种.众所周知，超外差接收机是将接收到的射频信号变换到频率为455kHz的中频(IF)信号，之后的放大、滤波和解调等都在该IF段利用模拟电路来完成.在这类模拟接收机中一直存在的问题是模拟滤波器的种类不可能太多，一部接收机由于体积所限，至多装入5～6个滤波器，其抗干扰分辨性能是相当有限的；解调方式仅限于几种，缺乏灵活应变性；对工作频带内的窄带干扰无能为力，接收微弱信号的能力低，否则模拟电路将变得十分复杂.在信息爆炸的现代社会里，短波通信越来越广泛地在政府、军事、外交、气象、商业等部门得到应用，这就使短波波段的电台变得越来越拥挤，相互间的干扰也越来越严重，传统的模拟接收机已经难以适应现代短波通信的需求，所以，必须研制新一代的短波接收机，即短波数字化接收机.随着数字信号处理器(DSP)运算速度的日益提高，高精度大动态范围模拟数字转换器(A/D)的出现和广泛使用，采用数字运算方式来处理IF信号已经提到了日程［1～5］. 近几年来，美国和德国一些比较著名的接收机厂商已经推出了他们的数字化接收机产品，例如美国WJ-8711、8712、8712P、9103短波数字化接收机等.这些接收机的共同特点是，在接收机进入数字化处理之前，接收机前端包括变频、滤波以及高中频放大，采用数级模拟电路，后续电路包括变频，中频放大，中频滤波和解调等采用高速数字信号处理器代替原来的许多模拟模块，接收机中的所有控制电路，如调谐、增益控制、带宽、静噪、解调方式选择、AGC时间常数选择等均实现数字控制.采用数字信号处理技术以后，数字滤波器(FIR，IIR)、精密正弦波发生器、多种解调算法都可以方便灵活运用.接收机厂家可以通过DSP软件的升级和版本的更新，方便地提高设备的性能和增加设备的功能.高性能和多功能是短波侦听接收机的特殊要求.有效而低代价地完成数字接收的算法是新一代无线接收机的一项关键技术.目前存在的短波无线信号，除AM、 CW、SSB和ISB外，还有同步调幅(SAM)、(FM)、频移键控(FSK)、音频频移键控(AFSK)等几种.二、短波数字接收机组成原理我们研制的无线数字接收机由模拟前端、A/D、DSP处理单元、D/A、控制单元和后处理单元六部分组成，实现框图如图1所示.图1 HF数字接收机原理框图模拟前端(见图2)把从天线接收到的RF信号和可调谐的一本振(1ST.LO)进行第一次混频，转换为41.44MHz的高频信号，其带宽为 20kHz，调谐步进为1kHz,然后再和一固定频率为40MHz 的二本振(2ND.LO)进行第二次混频，获得中心频率为1.44MHz，带宽为 16kHz的信号.但对于数字处理，仍嫌频率太高，所以，将该信号和一固定频率为1.415MHz的三本振(3RD.LO)进行第三次混频，获得中心频率为25kHz，带宽为12kHz的信号，称为IF信号.此IF信号通过字长为16位的A/D，以100kHz的采样率(Fs)进行模数变换，得到IF数字信号，送入DSP处理单元.图2 模拟前端组成框图在DSP处理单元(见图3)，“命令处理单元”接收和处理来自“数字接收机控制单元”的控制命令，进行工作种类、IF滤波器带宽、SSB带宽、ISB带宽、陷波器中心频率与带宽、拍频调谐、AGC时间常数、静噪点平、脉冲抑制、监听等功能的选择；“解调单元”用数字运算方法处理IF信号，实现灵活的解调功能，包括：AM、SAM、FM、FSK、AFSK、CW、SSB(上边带USB、下边带LSB)、ISB等.这样，可以获得模拟电路不可能得到的很多优点.例如，精密正弦波发生器可使调谐精度达1Hz；多种带宽的IF数字滤波器可以通过控制单元进行选择，只需增加一些存储空间；工作频带内的窄带干扰可以通过中心频率和带宽可调的数字陷波器来抑制；多种解调方式可以通过调用不同的数字解调算法，用同一处理器来完成，从而增强了接收机的灵活应变性.不改变硬件就可以改变接收机的功能，使之适合于各种解调，包括模拟方法不易提供的解调功能.此外，DSP处理单元还完成AGC、静噪、突发脉冲抑制和25kHz IF信号的再生等功能.DSP处理单元输出的数字单频信号和再生的25kHz IF数字信号经D/A变换后送到后处理单元，在FSK和AFSK工作方式下，数字信号直接馈给后处理单元.图3 DSP处理单元功能框图后处理单元完成音频信号的模拟滤波和放大输出，数字信号的输出，以及将DSP再生的25kHz IF信号与来自模拟前端的430kHz信号的混频，进而输出455kHz的IF信号.三、短波数字接收机的DSP算法研究由于受到DSP运算速度的限制，数字接收机不能简单套用传统模拟接收机中使用的解调算法，必须开发DSP能够实时运行的计算有效的算法，因此，有效的 DSP算法是高性能低代价短波数字接收机的关键.我们已研究并实现了前述多种解调方式，下面以AM、SSB、FM、CW和AGC 为例说明基于DSP的数字解调算法原理.1.标准调幅信号的数字解调算法标准调幅信号(AM)可以使用SSB解调方法来解调，但是在本地载频不够准确的情况下，存在的较大的载频分量会导致令人生厌的差频声.所以用SSB方法解调AM信号不是一种可取的方法.一种较实际的方法是使用包络检波法.在这种情况下，本地载波的频率与相位无须十分准确，现分析如下.图4 AM解调算法原理框图AM信号的数字解调算法原理框图如图4所示.如设载波信号为u c cos(ωc t+φ)，调制信号为m0+mΩ(t)，则收到的标准调幅信号为：如设:则输入的调制信号可分解为载波的同相分量和正交分量,即为.完成AM的数字解调,只需将输入信号与本地载频和分别相乘,将收到的带通信号搬移到零中频,当调谐准确,使,很显然,只会有同相分量和正交分量:然后再进行低通FIR抗混迭[6-7]滤波和4:1抽取,滤除高频分量并使采样率从100kHz降低到25kHz,通过低通LPF2进行信道滤波,可得到:求出包络:完成了解调过程.k为可调整的常数,和系统的初始化及设定值有关.上述解调算法可以通过软件编程,由DSP精确地实现.而在模拟接收机中它只能由模拟器件近似实现[8].2.单边带信号的数字解调算法由于DSP硬件速度所限，单边带信号的数字解调不能简单套用单边带模拟接收机中采用的传统的边带滤波器和乘法器组成的相干解调器.我们通过灵活运用多速率信号处理理论、调制理论和数字滤波理论，提出一种新的、有效的SSB数字解调算法(以下边带LSB为例).原理框图如图5(a)所示，对应的频谱变换过程如图5(b)所示.如设载波信号为调制单音信号为则收到的LSB信号为图5 (a) SSB解调算法A的原理框图图5 (b) SSB解调算法A的频谱先进行一次以25kHz为中心率的带通滤波，滤除25±8.6kHz以外的干扰(这个干扰在后续滤波处理中是无法消除的)，注意到此时这个带通滤波器的中心频率为采样率的1/4，所以滤波器的系数有一半为零，适当的编程可节省一半的运算量.然后进行下变频处理，将滤波后的信号变换到以6.25kHz为中心频率的信号.经FIR低通滤波(这个滤波器在100kHz采样率下设计，由于后面要进行4：1抽取，所以实际的滤波运算可在25kHz采样率下进行)，滤除上式的第二项，再进行4：1抽取，使采样率变到25kHz，得这个信号是在频率6.25kHz左边的一个频谱已经倒置的下边带信号.然后,根据控制单元发来的带宽指令,在25kHz采样率下,对此进行相应带宽的信道滤波(BPF).得到为了消除频谱倒置,将I3(t)调制到6.25kHz,形成一双边带信号再经过低通滤波器，滤除无用频率成分就得到了所求的解调信号3.调频信号的数字解调算法FM信号的解调方法很多.用软件编程方法实现限幅放大、微分、半波整流、单稳和低通滤波等功能是非常容易的，所以基于这些功能的“脉冲计数式鉴频器”［8］便于DSP实现FM解调.实验表明，该算法对移频信号和线性调频信号都具有很好的效果.4.等幅报信号的数字解调算法算法原理框图如图6所示.DSP接收的CW IF信号可表示为：图6 CW数字解调器式中，A表示输入载波的幅度.载波的有无携带了CW的信息.图6中的带通滤波器完成信道滤波的功能，以提高CW的选择性，其带宽从56Hz到16kHz分66档连续可调.该滤波器的输出与一由精密正弦波发生器产生的拍频可调的本地载波cos(ωC-ωBFO)t相乘，实现要求的拍频功能，其乘积表示为低通滤波以后,输出的基带信号便是所求的CW解调信号:5.自动增益控制算法原理AGC是数字化接收机的一个复杂的问题.采用一个反馈控制系统，由DSP单元产生的数字控制信号，经一个D/A变换器和相应的模拟电路，产生模拟控制电压，控制模拟前端的模拟非线性衰减器，来使A/D变换器的输入电平保持在某一常数附近.这种AGC要求具有充电快、放电慢的特点，以便在信号出现的瞬间立刻产生AGC控制电压，而在信号短时间消失时这个控制电压缓慢地改变.我们提出的AGC控制电压发生器的原理如图7所示.用来提供快充慢放的DSP算法主要由一个双斜率数字滤波器(由一个快充快放包络检波器和一个慢充慢放包络检波器组成)、一个比较器和数字发生器组成.双斜率数字滤波器快充慢放地对输入信号进行检波处理，得到信号包络的平均值.其特点是对一致性衰落和选择性衰落，都能有效地进行增益控制，适应性广.图7 AGC控制电压发生器的原理框图AGC的充放电时间常数分别由参数M f和M s决定.只有当输入电平超出参考电平±0.1dB时，控制电压才进行调整，以便使AGC忽略相对小的输入电平变化.只要y max(n)保持在参考电平±0.1dB内，AGC就不改变控制电压.即当其中,v ref为参考电压, 据下式求出:由此得到的y max(n)具有充电快、放电慢的特点.其中,y f(n)和y s(n)可表示为:y f(n)可完成对输入信号进行快充快放检波处理的功能.它除与y s(n)相结合完成快充慢放检波处理的功能外,还可用来抑制突发脉冲干扰.y s(n)可完成对输入信号进行慢充慢放检波处理的功能.这种基于DSP的AGC控制算法具有许多优点,包括:.与二极管检波器相比,有极为准确的信号电平测量和静噪电平设置.可以以1dB的步长进行精确的增益变化.AGC误差小(输入信号在100dB范围内变化的,输出变化可小到0.1dB,而在许多模拟接收机中,输出变化高达3-6dB).具有用DSP改变AGC充电和放电时间常数的能力四、DSP实现和实验结果我们设计了一块具有模拟输入输出信号接口且性能稳定的高速DSP插卡.该卡用TI公司的TMS320C31(60MHz)作为处理器，配置了128K× 32高速RAM(15ns)，2×512K×8的EPROM.TMS320C31是浮点信号处理器，也可做定点运算(32位)，片内具有2K×32位双寻址高速内存，运算能力可达30MIPS，60FLOPS.卡上所用的A/D为DSP102，转换速度为每秒200K个数据，字长为16位，D/A为 DSP202，两者通过TMS320C31直通时，动态范围可以超过90dB.从图1可知，作为数字接收机的一个部件，DSP卡和接收机其它部分有多个接口相连，程序的启动、运行、更换参量都和其它部分有关.因此，只有在实时工作时才能评估和检测程序的运行效果.为此，此卡具有和接收机其它部分连接所需的模拟电路，以及调试和在线仿真的有关接口.实时仿真接口可与PC- 486/586连接，实时调试可以在PC机上进行.一旦软件达到满意效果，即可脱机，固化在EPROM内.我们已研制了两台无线数字接收机的样机.用RF信号发生器作为信号源，连接到接收机的天线输入端，在接收机的输出端连接100kHz频谱分析仪和示波器，对接收机的解调特性、滤波器的通阻带特性、AGC的时间特性、灵敏度、失真度、中频带宽、噪声系数、音频输出功率和三阶互调等指标进行了测试.对多种 RF信号进行的试验表明，该接收机对AM、SAM、FM、FSK、AFSK、CW、SSB(下边带LSB和上边带USB)和ISB信号均能正确解调，基本满足性能指标要求.接收实际RF信号的大量实验表明，我们研制的无线数字接收机的性能与美国WJ公司的WJ-8711相当.严格的性能测试和整机的进一步优化与改进仍在进行中.作者简介:李双田中国科学院声学研究所副研究员，语言与通信研究室主任，1992年4月获北京邮电学院工学硕士学位，1997年8月获中国科学院声学研究所理学博士学位.近年来主要从事数字信号处理的理论与算法、无线数据传输和无线数字接收等方面的研究工作李昌立中国科学院声学研究所研究员，中国仪器仪表学会理事，中国电子学会信号处理分会理事，中国通信学会信号与信息处理专业委员会副主任.1962 年毕业于北京邮电学院无线系.近年来主要从事语音信号处理、多媒体通信终端以及DSP开发和应用方面的研究工作.曾获全国科学大会奖、国家发明创造二等奖、中科院科研成果一等奖等多项奖励.作者单位:中科院声学所十室，北京 100080参考文献1 R.M.Lober.A DSP-based approach to HF receiver design:Higher Performance at a Lower Cost.TECHNICAL SYMPOSIUM,19932 R.J.Coy,C.N.Smith and e of DSP within a high performance HF band receiver.In:Proc IEE Conference of Radio Receivers and Associated Systems,July,19903 R.J.Coy,C.N.Smith and P.R.Smith.HF-band radio receiver design based on digital signal processing.Electronics & Communication Engineering Journal,April,1992,:83～904 D.T.Anderson,J.M.Whikehart.A digital signal processing HF receiver.In:Proc.IEE Conf.HF Communication Systems and Techniques,Pub.,February,1985,245:89～935 J.Masterton,P.A.Ramsdale,I.A.W.Vance.Digital techniques for advancedradio.In:Proc.IEE Conf.Mobile Radio Systems & Techniques,Sept,1984,6～106 J.G.Proakis and D.G.Mamolakis.Introduction to digital signalprocessing,Macmillan,Inc.,New York,1988:654～6747 R.E.Crochiere and L.R.Rabiner.Interpolation and decimation of digital signals-A tutorial review.Proceedings of the IEEE,March,1981,69(3):300～3318 高如云等.通讯电子线路.西安：西安电子科技大学出版社，1995。
短波通信中多通道数字接收机的实现
短波通信中多通道数字接收机的实现梅冬;黎琴;王骏扬;杨宇宸;李康【摘要】The frequency range of shortwave communication is from 3MHz to 30MHz. This kind of communication mode has the feature of narrow bandwidth and large channel number. The traditional receiver cannot receive multiple channels at the same time. But with the development of software radio, high speed digital sampling and digital signal processing technology, we can realize the multi-channel receiver and achieve high sensitivity. This paper presents a multi-channel digital channelized receiver scheme which can realize the direct sampling of the shortwave band signals and realize the receiving of arbitrary frequency signal frequency band by use of channel technology.%短波通信的频率范围在3MHz到30MHz 之间，具有信道带宽小，信道个数多的特点。
传统的接收机，一般只能同时接收较少的信道个数。
随着软件无线电技术的发展，利用高速数字采样和信号处理技术，可实现多信道的同时接收，且可达到较高的接收灵敏度。
短波接收机中自动增益技术的研究与实现
短波接收机中自动增益技术的研究与实现【摘要】由于短波传输信道不稳定因素和通信距离的不同，短波接收机输入信号的强度变化和起伏较大，为了使接收机输出信号稳定，本文提出并设计了自动增益控制方案，实现了短波接收机在输入信号强度变化110dB范围内的自动增益控制，保证了短波接收机输出信号的稳定性。
【关键词】短波接收机；自动增益控制0 引言随着传输距离的变化，以及其它的一些因素，接收机输入端的信号强度有很大的变化和起伏。
当有用信号相当强时，接收机中的放大器可能将其放大得过多，以至使后续处理造成失真。
这会降低话音的可懂度和可辨认性，或者增加数据系统中的差错。
因此在有用信号增强时，必须采用一种办法来降低系统的增益。
同时，为提高对微弱信号的接收能力，有时又需要增大系统的增益。
增益控制可以用操作员来实现，即Manual-gain Control（MGC）；也可以根据信号电平自动实现，即Auto-gain Control（AGC）。
１AGC控制原理短波接收机在接收信号时，由于电离层的变化、衰落和接收信号条件等不同，其输入端信号电平在很大范围内变化。
这样接收机的输出功率是随外来信号的大小而变化的，接收机的输出端会出现强弱非常悬殊的信号功率。
同时，还会超出AD转换器件的输入信号动态范围，造成A/D转换器件的过载，导致分辨率降低和数据通信误码率增加。
因此，短波接收机中非常强调自动增益控制(AGC)。
上述这部分功能就是由模拟AGC来完成。
模拟AGC实际上是一个闭环反馈环路，利用VGA、A/D、DDC、DSP、D/A 构成控制回路。
模拟AGC电路的基本原理是在DDC中对信号电平进行检测，在DSP内部与门限值比较，对模拟增益大小进行调整，并完成低通滤波、求积分等数值运算，从而得到模拟AGC的控制电压。
由D/A数模转换为模拟信号后，去控制模拟前端中的可变增益放大器（VGA）的增益。
使接收机总增益按照一定规律而变化，达到保证送到AD转换芯片的信号电平处于AD芯片的工作范围内的目的。
中短波广播系统中存在的信号接收问题探析
中短波广播系统中存在的信号接收问题探析【摘要】中短波广播系统在信号接收过程中存在着多种问题，如信号干扰、衰减和多径效应。
本文针对这些问题进行了探讨，首先介绍了中短波广播信号的特点和系统中的接收原理。
然后分析了可能存在的信号接收问题及其影响。
信号干扰和衰减是常见问题，而多径效应也会对信号接收造成影响。
提出了一些解决方案，包括信号处理技术和天线设计改进。
未来的研究方向包括进一步研究信号处理算法和改善接收设备性能，以提高中短波广播系统的接收质量和稳定性。
通过本文的研究，有望为中短波广播系统中的信号接收问题提供一些启示和参考。
【关键词】中短波广播系统、信号接收问题、信号干扰、衰减、多径效应、解决方案、未来研究方向1. 引言1.1 背景介绍中短波广播系统是一种广泛应用于国际广播、紧急通信和军事通信等领域的重要通信系统。
由于中短波信号在大气中的反射和折射作用，使其能够在较远的距离内传播，是远距离通信的重要手段之一。
中短波广播系统在全球范围内都有着重要的地位，尤其在远程地区或紧急情况下具有不可替代的作用。
由于大气条件、电磁环境等因素的影响，中短波广播系统中存在着信号接收问题。
这些问题不仅影响了通信质量和可靠性，也制约了系统的正常运行。
深入研究中短波广播系统中的信号接收问题，探索解决方案对于提高系统性能和可靠性具有重要意义。
的内容将从中短波广播系统的重要性和存在的问题入手，为后续的探讨奠定基础。
1.2 研究目的研究目的是深入探讨中短波广播系统中存在的信号接收问题，分析其产生的原因和影响，为解决这些问题提供有效的方案和建议。
通过研究信号接收问题，可以提高中短波广播系统的接收效果，提升广播信号的传输质量和稳定性，从而更好地满足用户的需求。
通过对信号接收问题的分析，可以更好地了解中短波广播系统的工作原理和特点，为系统的优化和改进提供参考。
研究中短波广播系统中存在的信号接收问题，可以为未来相关领域的研究提供借鉴和启示，推动相关技术的发展和进步。
短波接收机的电磁兼容结构设计
ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｌ ｌ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ＥＭ Ｃ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｗａ ｖ ｅ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ —
机 内部 ２块 点频 接 收板 之 间存 在 的 干扰 问题 ， 设 计 了短 波 接 收 机 内部 的 电磁 兼 容 实 验 。 试 验 中 ， 通 过 加 装 专 甩的
带通滤波器 ， 使 天 线 端 子 பைடு நூலகம் 射 降低 了 ２ ５ ｄ Ｂ ， 解 决 了天 线 端 子 发 射 超 标 的 问题 ； 通 过 对 短 波接 收 机 进 行 电磁 屏 蔽 和
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｎ ＥＭ Ｃ （ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｃｏｍ ｐａ ｔ ｉ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ） ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇｎ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ａ ｓ ｈ ｏｒ ｔ ｗａ ｖ ｅ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖｅ ｒ ｏ ｆ ａ ｔ ｉ ｍｉ ｎｇ ｓ ｙ ｓ — ｔ ｅ ｎ ｒ ｔ ａ ｋｉ ｎ ｇ ｉ ｎｔ ｏ ｃ ｏｎ ｓ ｉ ｄｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ｉ ｔ ｓ ｕｎｉ ｔ ｓ ｔ ｏ ｇｕ ａ ｒ ａ ｎ ｔ ｅ ｅ ｎ ｏｒ ｍａ ｌ ｔ ｉ ｍｉ ｎ ｇ． Ａ ｐａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａｒ ＥＭ Ｃ ｅ ｘｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｉ ｓ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈｅ ｒ ｄ ｅ
第 ３ ２卷
第 ５期
飞 行 器 测 控 学 报
机载中短波接收机市场分析报告
机载中短波接收机市场分析报告1.引言1.1 概述机载中短波接收机是一种用于飞机、直升机和其他航空器上的无线电接收设备，用于接收中短波频段的通讯和导航信号。
随着航空器数量的增加和航空市场的发展，机载中短波接收机市场也呈现出快速增长的趋势。
本报告将对机载中短波接收机市场进行全面分析，包括市场概况、市场需求分析以及竞争对手分析，以期为相关行业提供参考和决策支持。
1.2 文章结构文章结构部分应包括对正文内容的概要描述，以便读者能够清晰地了解整篇文章的组织结构和内容安排。
例如：文章结构部分:本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要介绍了本报告的概述、文章结构和目的，为读者提供了整体的把握。
正文部分包括机载中短波接收机市场概况、市场需求分析和竞争对手分析，对市场现状进行了深入剖析。
结论部分则对市场前景展望、发展建议和结论总结进行了详细总结，为读者提供了对整篇文章的整体把握。
1.3 目的目的：本报告旨在对机载中短波接收机市场进行深入分析，了解市场的概况、需求情况以及竞争对手情况，为相关企业和投资者提供全面的市场信息和发展建议。
通过对市场前景的展望和对行业发展的分析，为相关企业的决策提供参考，并推动行业的健康发展。
1.4 总结综上所述，机载中短波接收机市场正处于快速发展阶段。
随着航空业的持续增长和技术的不断创新，对于机载中短波接收机的需求也将持续增加。
竞争对手之间的竞争将会更加激烈，厂商需要不断提高产品质量和技术水平，以抢占更多市场份额。
随着市场的拓展和需求的增加，市场前景将更加广阔。
因此，我们对机载中短波接收机市场的未来充满信心，并期待市场持续稳健发展。
2.正文2.1 机载中短波接收机市场概况机载中短波接收机是一种广泛应用于军事和民用航空领域的设备，主要用于接收短波和中波信号，包括广播、航空通信、气象通讯和导航信号等。
随着航空业的快速发展和军事需求的增加，机载中短波接收机市场也呈现出快速增长的态势。
在民用航空领域，随着航班数量的增加和全球化的发展，对于航空通讯和导航信号的需求也在不断增加。
中短波接收机市场调查及分析报告
中短波接收机市场调查及分析报告Market Survey and Analysis Report on Medium and Shortwave Receivers中短波接收机市场调查及分析报告Introduction:介绍：The medium and shortwave receiver market has witnessed significant growth in recent years. With the increasing demand for global news, entertainment, and emergency communication, medium and shortwave radios have become an essential tool for many individuals and organizations. This report aims to provide a comprehensive analysis of the market trends, key players, and future prospects of the medium and shortwave receiver industry.近年来，中短波接收机市场取得了显著增长。
随着对全球新闻、娱乐和紧急通信需求的增加，中短波收音机已成为许多个人和组织的必备工具。
本报告旨在全面分析中短波接收机行业的市场趋势、主要参与者和未来前景。
Market Overview:市场概览：The medium and shortwave receiver market is primarily driven by the growing interest in international broadcasting, amateur radio, and emergency communication. These receivers are capable of picking up signals from long distances, making them ideal for listening to foreign radio stations and staying connected during emergencies. Additionally, the affordability and portability of medium and shortwave receivers have contributed to their popularity.中短波接收机市场主要受到对国际广播、业余无线电和紧急通信的兴趣增长的推动。
短波接收机
短波接收机摘要本文介绍了以二次变频FM接收芯片MC3362为核心,以锁相环频率合成器MC145152产生第一本振的二次变频短波调频接收机的设计与实现.由于该设计中采用高中频变频技术,将第一中频提高到10.7MHZ,为该机的镜像抑制比及组合频率抑制性等指标达到题目的要求奠定了基础;利用MC145152实现的锁相环频率合成器易与单片机接口,实现全频段自动调谐,设定范围自动调谐,手动步进调谐等多种调谐方式,并扩展了频率范围;利用双栅场效应管BF982作高放管,同时自动调整中心频率,兼顾了窄带高增益与高放稳定性的矛盾;人机交互系统有4*4小键盘和122*32点阵液晶显示器, 并利用实时钟芯片DS12887中的不掉电SRAM存台,同时可实时显示时间;利用DC-DC变换芯片实现电池供电,并有电池欠压报警,使该机各项性能指标均达到或高于题目要求.一.方案选择与论证1.系统方案设计与论证:根据题目的要求,提出几种系统方案:(1).方案一(如下图):该方案采用PLL频率合成器产生本振的一次变频技术.输入回路把接收到的信号送入混频器,和PLL产生的第一本振混频,经中放调谐放大后送到鉴频器鉴频,然后把解调后的信号经音频功放推动扬声器.本方案的主要特点在于系统结构简单,易于实现. 但本方案不易达到题目要求的某些指标,如镜像抑制比.(2).方案二(如下图):此方案不同于方案一之处在于采用二次变频技术,这样相对方案一来说可以明显提高镜像抑制比.由于采用二次变频,还可利用其变频级的增益,提高整机的灵敏度.并利用D/A产生的直流电压自动调整输入回路中心频率,兼顾了高放增益与带宽的矛盾.(3).方案三(如下图) :本方案由于采用DDS技术产生本振信号,可以获得很高的频率稳定度,采用这种方案可以大大改善系统性能,如台调谐频率可精确步进、系统选择性、频率稳定度、等指标都可以做得很高.但系统复杂,不易控制,实现起来技术难度较大.2.方案的确定综合考虑以上三种方案的优缺点、难度和可实现性,我们选择了方案二.系统总原理图如下页:二. 理论分析与计算1.信号带宽的计算:设载频信号为:调制信号为: 则,该调频波可以描述为:t U t u c C ωcos )(=tU t u Ω=ΩΩcos )(KHz f 8<∆ 式中k f 为调频波的调频灵敏度.该调频波的最大相偏m f 式中△f m 为最大频偏,F m 为调制信号中最高频率分量.接收机的带宽B Fm 为:故接收机的频率步进我们选频率步进为4KHz.2.中频的选取:本题采用超外差式FM 接收机,这种方式能使接收机的性能得到改善,但同时混频器又会给接收机带来干扰问题.理想情况下,混频器的输出只有输入信号F c 与本地振荡的频率F l 混出的中频分量F c -F l 或F l -F c ,而实际中还有其它的许多频率分量也会经混频器输出,这就有可能产生下面的干扰:(1).信号与本身的自身组合干扰.有公式:(p,q 是非负整数)q p p f f l c -±=1)()(t u k t f c Ω+=ωω313==∆=Ω∆=KHzKHz F f m m m m f ω()KHzF m B f Fm 812max =+=当F c /F l (或者说变频比)一定时,并能找到合适的p,q 就会形成干扰,而阶数越小,干扰越严重(p+q>1).在接收频带一定的情况下,提高中频可以减小这种干扰的数目和阶数.(2).外来干扰与本振的组合干扰.这种干扰是由混频器的非线性而形成的假中频.如果干扰频率F j 满足上式,就能形成干扰.式中, F l 由接收的信号频率决定,用代入上式,可得 这一类干扰主要有中频干扰,镜像干扰及其它副波道干扰.影响本设计的主要是镜像干扰.设混频器中F l >F c ,当外来干扰频率F j = F l +F i 时,U j 与U l 共同作用在混频器的输入端,也会产生差频F j -F l =F i ,从而会在接收机输出端听到干扰电台的声音.对于F l <F c 的变频电路,镜频镜频的一般关系式为:l l j f qf q p f 1±=i c l f f f +=l c j f qp f q p f 1±+=ic i l j f f f f f 2-=-=il j f f f 2±=如果选用低中频,如常见的455KHz、465KHz,则在题目要求的频率范围中,会有很强的镜频干扰,如果要达到20dB的镜频抑制比,这会使高放的选择性的任务变得很重,甚至可能达不到题目的要求.根据以上的分析,为保证得到大于20dB的镜像抑制比,综合考虑系统的复杂性和可实现性,把系统的第一中频定为实际中常用的10.7MHz.同时,我们选择二次变频方式,第二中频选择了常用的455KHz.(2).PLL频率合成方式.如果将锁相环中的VCO作为接收机的本振,则本振的频率稳定度将与PLL参考频率的稳定度相同,由于PLL的参考频率一般用晶体振荡器产生,所以这时本振将达到晶体的频率稳定度,可大大提高整机性能,且易与在单片机控制下实现频率步进扫描.预置电台,存储电台等多种功能.基于PLL频率合成器的方案有诸多优点,故我们选用了这个方案.三.方案的实现1.输入回路的选用为获得较好的选择性,同时满足阻抗匹配,提高灵敏度,在输入端加上输入回路,该部分一般完成选频放大,阻抗匹配的功能.(1).无源选频网络.右图是一个简单的调谐回路,它实际上是一个带通滤波器.本题要求的接收范围是8-10MHz,带宽为2MHz,设中心频率为9MHz,则Q=f0/B w=4.5,这样低的Q值会使整机的选择性变差.(2).三极管调谐放大器.右图是一高频调谐放大器的典型电路,这种用双结型晶体管高频放大器是最基本的高频小信号放大器,通常以谐振回路或耦合回路作负载,也称调谐放大器或谐振放大器.这种电路简单,选择性好,但这种电路易受负载影响,工作稳定性较差.(3).双栅场效应管调谐放大器下图是双栅场效应管调谐放大器,用这种双栅场效应管作高频小信号放大器具有较高的稳定增益,并有较低的噪声,它的第二栅极(G2)对高频是短路的,相当于两个场效应管作共源-共栅级连,使放大器的稳定性大大提高.双栅管的跨导G m是随着G2直流电压的变化而变化的,可用来控制放大器的增益.根据以上分析,我们决定采用稳定性较好的双栅场效应管放大电路作输入回路,这样既有较高的稳定性又有较好的选择性.2.收音部分(1).以MC3362组成的调频接收电路下图是以MC3362为核心的接收电路.MC3362是一片低功耗窄带、调频接收芯片,其片内包括振荡器,混频器.正交检波器,表头驱动电路,及载波检测电路.芯片特点如下：.完整的双变频系统;.输入带宽宽;.工作电压低,2.0—7.0V;.功耗电流小:电源电压为3V时,其典型值为3.6ｍA;.灵敏度高;如图所示,经输入回路选频放大后的信号经0.01μF电容耦合至1脚第一本振输入端经0.1μF电容耦合至22脚同PLL产生的本振信号混频,产生10.7MHz的差频.后经10.7MHz窄带滤波器滤除谐波分量后送入17脚混频器的输入端,同3,4脚产生的第二本振混频,产生455KHz第二中频.此第二中频经455KHz陶瓷滤波器窄带滤波后,经第7脚送入限幅器限幅,后经调谐于455KHz的正交线圈正交解调,解调后的音频信号经去加重电路后由13脚输出.MC3362还提供接收信号强度指示器.10脚的输出电流的大小指示了接收电台的强弱.通过在10脚接一个200K的电位器,可以把这一电流信号的转换为电压信号后送至比较器,并从11脚输出低电平信号,低电平表示已接收到电台信号. MC3362的第一混频器增益为18dB,第二混频器增益为21dB.考虑到滤波器的衰减,实际的电压增益约为30dB左右.由于采用10.7MHz的第一中频,故一中频输出滤波器采用10.7 MHz陶瓷滤波器,输入回路采用自适应中心频率窄带高放.故在8～10MHz频段内镜像抑制能力强,设计指标完全可以实现.3.本振部分:锁相频率合成技术是本机的关键技术之一.为了满足高中频方案的要求,利用PLL 提供18.7～20.7MHz 的本振信号,同时根据题目要求,要使显示载波频率的误差≤±5KHz,就必须使PLL 的分辨力≤10KHz ,而分辩力越高显示就越精确.为此,本机选用了PLL 的频率分辩力为4KHz. 根据公式: 其中 f r 为频率分辩力, f 0为PLL 的输出频率,N 为分频比.可知,本机要求PLL 至少能提供5175的分频比.同时由于系统方案要求输出的最高频率为20.7MHz,一般锁相环内置分频器无法满足上述要求,为此要加上前置分频器以提高PLL 的工作频率,但是这又引入一个问题是加前置分频器就会降低PLL 的分辩力.因Nf f r 0此为满足不改变频率的分辩力的同时提高PLL 的输出频率,本机采用吞脉冲技术.其原理框图如下: 其关键技术是加前直双模分频器,频合内有两个相关的计数器A 和N 且N>A .其工作原理是当开始计数时A 和N 同时计数,前置分频器工作在÷V+1模式,当计数器A 溢出时,控制前置分频器以÷V 模式工作,同时令自身停止计数,当计数器N 溢出时,令前置分频器以÷V+1模式工作,同时时计数器A 和N 重新置数,并开始新的计数.分频比公式如下:本机选用了MOTOROLA 公司的MC12016(÷40/÷41)AN V D +⨯=前置双模分频器及MC145152锁相环芯片构成吞脉冲频率合成器.MC145152芯片已集成了参考分频器,鉴相器和两个计数器,并采用并行码输入易于和单片机接口,且提高了响应速度. VCO部分：为简化DC-DC设计，本机放弃了常用的高电压VCO电路，根据变容二极管的特点，采用西勒振荡器的形式，采用这种形式的振荡器的好处是：电路容易起振，只需较低的压控电压即可满足频率范围内的要求。
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短波信号接收机研究
近年来随着无线通信领域的迅猛发展,人们在生活中已经无法脱离无线通信技术,而短波通信技术是无线通信的重要分支,具有非常高的研究和开发价值。
本文以研究大动态接收机射频前端和高速数字采集和传输为重点。
在参考了大量国内外先进的设计思想和有关射频接收机的文献的基础上,借鉴了短波接收机设计过程中各模块的设计方法如：滤波器设计、低噪声放大器设计、自动增益控制设计,配合ADC电路设计和FPGA万兆以太网IP核,研制并初步实现了短波大动态接收和万兆以太网传输的功能。
本论文所设计接收机具有全频段采样和大动态处理能力。
低噪声放大和高速采集传输部分设计过程中涉及到的技术和方法具有一定创新和独到之处。
本论文对接收机前端射频接收通道部分、数字采集部分和万兆传输方案进行研究和设计。
为了提高整个系统的灵活性和数字化,本论文接收机前端射频模拟部分只具有带通滤波、低噪声放大和增益自动控制功能,信号被AD9467这款16bit、 250MSPS高性能ADC采集并通过FPGA实现的万兆以太网接口以光纤传输的方式送给后端高性能处理器,由高性能DSP或GPU 来做各种数字信号处理。
这样的系统组网后易于拆卸搬移,隐蔽性高,不易被摧毁。
最后完成了各模块电路板的制作,给出了各项指标的测试结果,验证了方案的可行性和灵活性。