章勇[1]2008年在《GPS信号模拟技术及软件接收机的研究》文中研究说明全球定位系统(GPS)是国际上新一代卫星导航定位系统,被广泛应用于军用和民用领域,包括车船导航、大地测量、空间飞行器的精密定轨等。随着我国现代化的发展,工业生产和军事应用对接收机定位性能提出了更高的要求。目前硬件接收机难以满足需求,软件接收机由于其信号处理功能的模块化和灵活性等优点,可方便地提高定位精度及兼容性。而GPS信号是用于验证软件接收机性能的数据源。其在信号传输过程中会受到传输、延时、多径干扰等多方面的影响。应用硬件模拟需要投入大量的研发力量和时间。采用软件模拟GPS卫星信号则可利用软件开发的高效、低投入的优势。真实信号的采集则是另外一种获取GPS信号的方法,可采集各种情况下GPS卫星中频数字信号,以应用于后续实时软件接收机的研究。本文做出的主要工作如下:1.详细分析GPS信号下行通信链路,可以从信噪比或载噪比的角度来模拟真实GPS信号在传输过程中的变化,给出了具体的软件生成方法。生成的多卫星模拟GPS信号具有信噪比和多普勒频移均可调的特性。2.在分析数字相关处理芯片GP2021内部架构的基础上,设计出软件接收机。同时给出通道内状态机结构,编写了大量实现代码,能够正确完成信号的捕获、跟踪、导航电文解调等基带信号处理。3.提出一种采集GPS信号的方法,设计出GPS信号采集系统,由天线、射频前端、位-串转换模块、数据采集模块等部分组成。其数据存储格式与上述软件接收机相兼容,可为实时软件接收机的研究提供真实信号。本文所研究的模拟GPS信号生成方法和软件接收机的开发对GPS信号处理有一定的借鉴意义,而信号采集则可以提供真实数据源,均可应用到后续的实时软件接收机的研究和制造中。
陈保龙[2]2008年在《基于FPGA的数字中频接收机的研究》文中提出在现代电子系统中,数字化已经成为发展的必然趋势,接收机数字化是电子系统数字化中的一项重要内容,对数字化接收机的研究具有重要的意义。随着数字化理论和微电子技术的迅速发展,高速的中频数字化接收机的实现已经成为可能。本文围绕宽带、高效数字中频接收机的研制,开展了以下几个方面的研究工作:1.研究讨论了数字中频接收机中变频、滤波等的关键技术,利用FPGA编程实现了用于下变频处理的CORDIC算法和用于数字滤波处理的分布式结构(DA)算法;2.分析和比较了多种DDC实现结构,对经典数字接收机结构进行了改进,设计使用了一种乘法器后移的高效DDC结构,并确定了系统结构和实现方法。3.完成了数字中频接收机硬件设计和制作。完成了各模块VHDL代码编写、仿真和调试。对设计FIR滤波器所使用的分布式算法进行了改进。使用并串结构以及OBC编码以提高速度,减少FPGA资源消耗。最后的测试结果验证了所设计的中频数字接收机的正确性和有效性。同多级抽取结构的DDC相比,本文所采用的DDC结构在乘法器、触发器等多个方面占用的FPGA资源明显减少。
杨阳[3]2012年在《基于FPGA的中频数字下变频接收机研究与实现》文中认为随着软件无线电理论和数字信号处理技术的不断提高,各种数字信号处理器在实际生活中的应用也越来越多。FPGA便是其中之一,FPGA本身具有可编程,数字化的特点,同时对于很多工程上普遍需要的多速率信号处理,FPGA又具有很强大的处理能力,并且由于其本身的可编程性,使得FPGA又非常容易修改和升级。而在对信号接收处理的过程中,中频数字下变频又是最为关键的部分,因此,基于FPGA的中频数字下变频接收机便应运而生。本文首先分析了国内外中频数字下变频信号接收机的发展及研究现状,接着基于软件无线电原理,阐述了带通采样定理以及相应的基带信号调制解调方式；其次,分析了在数字接收机中普遍采用的几种信号同步的方式,在此基础上,针对FPGA的实际应用和本课题的特点,提出了一种基于FPGA的中频数字下变频信号接收机的解决方案。接下来通过对系统的整体建模及仿真,从理论上论证该方案的可行性,本方案采用了基于Costas环的载波恢复算法对一中频QPSK信号进行数字下变频和解调工作,并且通过芯片的时钟重配置功能增加系统的灵活性,接着引入基于Gardner算法的位同步算法以及基于巴克码的帧同步算法对信号进行同步操作,并采用了Altera提供的QuartusII及其相关开发套件,完成了对相应模块硬件算法的Verilog编程实现和试验验证。
李媛[4]2016年在《高空气象探测接收端中频信号处理技术研究》文中认为近年来,台风、暴雨等极端天气对社会经济的影响重大,气象问题受到广泛关注,气象探测技术的研究显得尤为重要。高空气象探测是气象预报的重要手段之一,而中频数字信号接收机是高空气象探测接收系统的重要组成部分。本文基于软件无线电思想,对中频信号处理技术进行了研究,设计了一套针对高空气象探测数据通信系统的中频数字接收机,并给出了实际制作的样机及其性能数据。本文首先研究了中频数字接收机的系统结构及其模块化的实现方案,分析研究了相关的中频信号处理的各项关键技术,并通过仿真计算研究了模数转换(ADC)、数控振荡器(NCO)、正交混频模块、多级抽取滤波器等各个模块的设计方案。其次,在MATLAB/Simulink平台上利用System Generator对系统进行整体建模仿真,借助ModelSim仿真工具验证了设计的正确性,为处于实验阶段的课题项目提供了FPGA拓展的可能性,大大缩短设计周期。最后,基于ASIC(Application Specific Integrated Circuit)方式,完成了高速AD芯片和专用可编程数字下变频器的选型及结构性能分析和外围电路接口设计,使用Altium Designer软件设计出各个模块的电路图和PCB板,完成了系统硬件电路设计,为后期产品化开发打下基础。
李海轮[5]2007年在《基于FPGA的中频数字相关解扩器研究与工程实现》文中进行了进一步梳理本文从工程设计和应用出发,根据某机载设备直接序列扩频(DS-SS)接收机声表面波可编程抽头延迟线(SAW.P.TDL)中频相关解扩电路的指标要求,提出了基于FPGA器件的中频数字相关解扩器的替代设计方案,通过理论分析、软件仿真、数学计算、电路设计等方法和手段,研制出了满足使用环境要求的工程化的中频数字相关器,经过主要性能参数的测试和环境温度验证试验,并在整机上进行了试验和试用,结果表明电路性能指标达到了设计要求。对工程应用中的部分问题进行了初步研究和分析,其中较详细地分析了SAW卷积器、SAW.P.TDL以及中频数字相关器在BPSK直扩信号相关解扩时的频率响应特性。论文的主要工作在于:⑴根据某机载设备扩频接收机基于SAW.P.TDL的中频解扩电路要求,进行理论分析、电路设计、软件编程,研制基于FPGA器件的中频数字相关器,要求可在扩频接收机中原位替代原SAW相关解扩电路;⑵对中频数字相关器的主要性能参数进行测试,进行了必要的高低温等环境试验,确定电路是否达到设计指标和是否满足高低温等环境条件要求;⑶将基于FPGA的中频数字相关器装入扩频接收机,与原SAW.P.TDL中频解扩电路置换,确定与接收机的电磁兼容性、与中放电路的匹配和适应性,测试整个扩频接收机的灵敏度、动态范围、解码概率等指标是否满足接收机模块技术规范要求;⑷将改进后的扩频接收机装入某机载设备,测试与接收机相关的性能参数,整机进行高低温等主要环境试验,确定电路变化后的整机设备各项指标是否满足其技术规范要求;⑸通过对基于FPGA的中频数字相关器与SAW.P.TDL的主要性能参数进行对比测试和分析,特别是电路对频率偏移响应特性的对比分析,从而得出初步的结论。
杨云志[6]1998年在《中频数字相关处理的研究》文中提出本文概括地论述了现代通信和扩频通信的基本原理，详细地论述了中频数字相关处理的原理以及实现的方法。 现在的电子设备中，大多采用数字集成电路来实现其各种复杂的功能，而采用模拟电路来实现各种复杂功能的已经越来越少。在通常情况下，只在微弱信号放大、高速数据采集和大功率输出等局部采用模拟电路，其余部分均采用数字电路。随着超大规模集成电路以及专用数字芯片的迅猛发展，以前常用的模拟电路渐渐地被数字集成电路所取代。本课题研究的主要目的就是利用现代数字技术对扩频通信系统中的中频接收信号进行相关处理。在文章中作者详细地讨论了匹配滤波器原理及信号采样原理，并详细地介绍了如何利用专用数字芯片实现中频信号的相关处理以及所用专用芯片的性能和结构，文中同时给出了具体地实现原理和实现的电路图。本文讨论的中频数字相关处理方法为将来接收机接收通道的数字化打下了坚实地基础。
曹华杰[7]2017年在《伪卫星网络定位系统研究与设计》文中提出在山谷中的矿区、隧道、高楼密集的"城市峡谷"等特殊场景下,由于卫星信号受到阻挡而无法接收和提供精确的定位服务。伪卫星增强定位系统的出现为解决上述场景下的定位问题提供了可能。目前,国外的Locata伪卫星系统已经投入军事和商业应用,该系统克服了大量传统伪卫星系统中面临的技术难题,如时钟同步、远近效应、多径效应等,在各种复杂环境下的测试结果表明其定位精度已经远远超过其他导航定位系统。本文参考北斗导航系统及Locata伪卫星系统中的相关技术来研究并设计一种伪卫星定位原型系统,为将来进一步研究伪卫星关键技术提供平台支撑。首先,研究了国内外的伪卫星系统发展状况,并参考国外的Locata伪卫星系统详细介绍了伪卫星系统的组成、工作原理以及伪卫星系统中普遍存在的几大关键问题,参考北斗二代导航电文帧结构设计了一种适合伪卫星增强定位系统的导航电文。其次,针对伪卫星定位系统中时间同步问题,参考Locata中TimeLoc技术原理设计、验证了一种基于DDS的解决方案,并预留了供后续研究的相关接口。研究了伪卫星系统中的数字信号处理技术,包括收发机基带数字信号的产生和定位接收机中频数字信号处理。基于FPGA实现了伪卫星信号的捕获、跟踪算法,并进行仿真验证。再次,分析研究了频偏对跟踪环路及信号解调的影响,仿真结果表明本文解决方案在频偏存在的情况下依然能有效地解调出导航电文。本文给出了一种基于FPGA+Nios II软核的设计方案用于后续的导航电文提取以及定位解算,为后续的算法实现提供了平台支撑。接着,给出了伪卫星系统收发机射频前端、定位接收机射频前端方案并分别进行了设计。针对定位接收机给出了一种基于Max2769B集成一体化方案,并基于NiosII软核实现了该芯片的驱动设计,实验结果表明该方案可以作为伪卫星定位接收机方案。最后,本文对各项研究工作进行了总结和展望,并为下一步的研究提出了方向和建议。
周仟[8]2007年在《基于FPGA的雷达信号中频数字侦收与高精度参数测量技术研究》文中研究说明在现代电子战背景下,雷达设备及反辐射导弹等武器的大量使用,使电子侦察设备要面对复杂多变并且具有严重威胁的电磁环境。而雷达体制的多样化更增加了电子侦察系统对辐射源信号进行参数测量的难度。快速、高精度的脉冲参数测量是电子侦察的前提和基础,也是复杂信号环境中对信号进行分选和识别的重要依据,开展实时脉冲参数测量技术的研究具有极其重要的意义。因此,现代雷达对抗电子侦察系统要适应现在和未来的电子战环境特点,必须具备实时或准实时的对所侦收辐射源信号的准确分析能力。本文结合这一需求,借鉴软件无线电的思想,对在高性能FPGA器件上完成实时中频数字接收与高精度脉冲常规参数测量进行了研究。本文的主要工作内容包括:●介绍了信道化数字接收机及其接收前端的工作过程,这也是本文研究内容的工作基础;●在相关理论的指导下,实现了基于FPGA的中频数字化接收;●在数字信号处理部分,讨论了基于FPGA的信号检测方法,并进行了仿真研究;●介绍了脉冲常规参数高精度测量的理论,并通过FPGA实现了对载频(f)、脉宽(PW)、脉幅(PA)、脉冲到达时间(TOA)的测量。●给出了硬件电路的实际工作情况,验证了本文中方法的有效性;
刘洁[9]2010年在《雷达中频数字信号处理与动态范围的研究》文中认为随着我国国民经济的快速增长和对内对外贸易量的不断增大,海上交通运输更加繁盛。航海雷达系统是海上目标探测的主要技术之一,为了能够正确检测目标,在现代雷达接收机中,大动态范围是非常重要的。现代的雷达接收机要求能够实现宽的输入带宽、高的灵敏度和分辨率、大的动态范围、采用数字化处理和具有多信号处理能力,完成对雷达信号的接收工作。动态范围和灵敏度都是宽带数字接收机的关键性能指标。过采样技术和增益控制是解决宽带数字中频接收机的大动态范围问题可行方案,可以提高接收机小信号的检测能力。增益控制可以增大接收机的动态范围,防止强信号引起过载。本文的研究课题来源于交通部基础研究科技项目“航海雷达中频信号数字处理方法的研究”,本文主要研究提高中频信号数字接收动态范围的处理方法。首先,介绍了雷达接收机的各种动态范围的定义,线性动态范围、增益受控动态范围和无杂散动态范围(SFDR)等,本文中主要接收了这三种不同的动态范围定义。另外在本文中还简单介绍了几种接收动态范围的表示方法以及提出了几种提高动态范围的技术。其次,介绍了中频采样在雷达信号处理中的应用和过采样技术及其噪声整形、FFT提高接收机动态范围的技术。还研究了动态范围的相关参数,分析了扩大接收机动态范围的常规方法,如灵敏度时间控制、自动增益控制、中频限幅器和对数放大器等,并分别指出常规方法应用于宽带数字接收机的局限性。最后,本文基于赛迪雷达信号采集处理平台SDZ605的DSP设计了过采样处理方法。本文的主要研究工作和结果不仅可以提高雷达接收机的测量动态范围,对今后雷达数字中频接收机的设计实现的研究也具有一定的理论和实际意义。
张宗波[10]2005年在《数字相关器同步检测算法及FPGA实现》文中指出在现代通信中,如何从接收信号里提取同步信息至关重要,并直接决定通信系统性能指标的好坏。而随着接收信号质量的劣化以及信号帧结构的复杂化,提取同步信息的工作变得愈加困难,尤其是在只存在单向通信的环境里。本论文针对上述单向通信环境下的一种突发信号,研究了如何从中频信号中提取同步信息以供有用数据分离的算法。首先,分析了单脉冲头检测的性能指标,由于其可靠性太低,转而研究多脉冲头联合检测算法,分析表明其性能得到了大幅提高,但其仍存在一些不足。受相关器思路的启发,又研究了多脉冲头联合相关检测算法,对其性能的分析表明此种方案优于上述两种算法。在对此方案的仿真中发现:由于判决门限的原因,在信号帧脉冲出现前有伪同步的现象。为此,提出了信号包络检测加多脉冲头联合相关检测的算法以消除伪同步。针对信号包络检测算法,分析了直接过门限法、多样值累加法以及加正负矩形窗三种方法,理论分析及仿真表明加正负矩形窗方法的性能指标优于其余两种方法。为了保证此方法的正确运用,论文又讨论了加窗法在实际运用中要考虑的一些问题。针对单频干扰,又介绍了消除单频干扰的方法。为了基带波形的判决输出,讨论了位同步的获取方法,并引出最佳判决点搜索方法。经过相应的算法设计与性能分析,本论文首次提出了信号包络检测+脉冲头联合相关检测+单频干扰消除的粗同步方案,算法仿真及相应的测试均证明此方案能够有效的获得所处理信号的粗同步信息。本论文还针对上述同步算法的FPGA(Field Programmable Gates Array)实现进行了研究。对相应的硬件结构进行了优化,充分利用了FPGA 器件的各种资源。采用Verilog HDL(Hardware Description Language)编写了相应电路模块的代码,对代码的仿真以及在FPGA 器件上的成功运行均验证了本文所提出算法的可行性。
参考文献：
[1]. GPS信号模拟技术及软件接收机的研究[D]. 章勇. 上海交通大学. 2008
[2]. 基于FPGA的数字中频接收机的研究[D]. 陈保龙. 南京理工大学. 2008
[3]. 基于FPGA的中频数字下变频接收机研究与实现[D]. 杨阳. 北京邮电大学. 2012
[4]. 高空气象探测接收端中频信号处理技术研究[D]. 李媛. 南京邮电大学. 2016
[5]. 基于FPGA的中频数字相关解扩器研究与工程实现[D]. 李海轮. 电子科技大学. 2007
[6]. 中频数字相关处理的研究[D]. 杨云志. 电子科技大学. 1998
[7]. 伪卫星网络定位系统研究与设计[D]. 曹华杰. 西南交通大学. 2017
[8]. 基于FPGA的雷达信号中频数字侦收与高精度参数测量技术研究[D]. 周仟. 南京理工大学. 2007
[9]. 雷达中频数字信号处理与动态范围的研究[D]. 刘洁. 大连海事大学. 2010
[10]. 数字相关器同步检测算法及FPGA实现[D]. 张宗波. 电子科技大学. 2005
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