寬帶數(shù)字接收機關鍵技術研究及系統(tǒng)實現(xiàn).pdf

1、數(shù)字化技術的高速發(fā)展使寬帶數(shù)字接收機的研制成為可能，同傳統(tǒng)的模擬接收技術相比，它具有高分辨率、高可靠性、抗干擾能力強、靈活可變等許多優(yōu)點。寬帶、大動態(tài)范圍、高靈敏度的數(shù)字接收機在數(shù)字陣列雷達、雷達成像、深空探測、反隱身、高概率截獲和寬帶通信中有著廣闊的應用前景。在軟件無線電理論中，要求A/D和D/A盡可能靠近天線，數(shù)字化后的信號用通用、開放的硬件平臺或軟件進行處理，寬帶數(shù)字接收機也是實現(xiàn)軟件無線電的關鍵環(huán)節(jié)。因此，研究高性能的寬帶數(shù)字接

2、收機，對適應現(xiàn)代復雜電磁環(huán)境和各種無線電接收需求都具有十分重要的意義。 寬帶數(shù)字接收機在中頻(或射頻)直接采樣，采樣間隔一般在ns級，不僅對ADC的速度和精度有嚴格要求，更重要的是對后續(xù)數(shù)字信號處理和整個系統(tǒng)的協(xié)調工作帶來了很大的壓力。同時，帶寬越寬，接收機受到的干擾越大，系統(tǒng)的動態(tài)范圍和靈敏度等性能隨之下降。本文圍繞寬帶數(shù)字接收機設計與實現(xiàn)中的關鍵問題展開了深入研究。多片ADC并行采集是數(shù)據(jù)采集技術的研究熱點，為寬帶數(shù)字接收機

3、所需的高速高精度數(shù)據(jù)采集提供了一種解決方案，本文分析了并行采集系統(tǒng)中存在的通道不均衡問題及其影響，提出了相應的解決方法，并試制了一套由兩片AD9430拼接的采集系統(tǒng)。在接收機的體系結構上，提出了四種計算量少、并行程度高、資源消耗少的高效接收機結構，并討論了NCO數(shù)據(jù)的實時產生方法和CIC濾波器的改進結構。動態(tài)范圍是接收機的關鍵技術指標，本文討論了動態(tài)范圍和靈敏度的折衷關系，分析了AGC的迭代模型和環(huán)路特性，給出了兩種大動態(tài)接收機設計方案

4、。信道化是寬帶數(shù)字接收機的另一種實現(xiàn)途徑，本文提出了信道化接收機的WOLA結構和樹形結構；IFM接收機和信道化接收機的結合，解決了信道化接收機的信道模糊問題和頻率精度低的問題。在系統(tǒng)實現(xiàn)上，設計了一套通用的接收機硬件平臺，實現(xiàn)了三種不同結構，帶寬分別為30MHz、50MHz和100MHz的數(shù)字接收機，并進行了指標測試。 本文的主要創(chuàng)新點： (1)分析了并行采集系統(tǒng)中通道失配誤差對信號頻譜和采集系統(tǒng)性能的影響，提出了基于D

5、FT的頻域誤差測量算法和基于時間統(tǒng)計特性的時域誤差測量算法，采用FARROW結構實現(xiàn)了誤差的校正和補償，并證明了時間交替并行采集是QMF濾波器組并行采集模型的特殊形式。 (2)對寬帶數(shù)字接收機的下變頻器，提出了混頻后置結構、最小公倍數(shù)結構、二次變頻結構和2倍抽取結構，降低了FPGA實現(xiàn)中DDC的工作速率和資源消耗。采用CORDIC算法實現(xiàn)了NCO數(shù)據(jù)的實時產生，提出了余弦預濾波、解遞歸和銳化的改進CIC濾波器，可用于參數(shù)捷變數(shù)字

6、接收機的實現(xiàn)。 (3)分析了動態(tài)范圍、靈敏度和射頻增益之間的折衷關系，給出了四種迭代型AGC模型，并推導了幾種模型的收斂性和收斂條件，在此基礎上提出了兩種實用的大動態(tài)數(shù)字接收機設計方案。 (4)提出了信道化接收機的WOIA結構和樹形結構，并給出了多相DFT結構在奇型和偶型劃分、臨界和非臨界抽取下的一般性推導過程及相應結構；給出了IFM接收機和信道化接收結合的模型，利用瞬時測頻的優(yōu)點解決了信道化接收機的信道模糊問題和頻率精