专用通信信号模拟器研制

发布时间：2017-11-03 05:33

  本文关键词：专用通信信号模拟器研制

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【摘要】：随着数字调制技术在通信领域发展日趋成熟,常用的数字调制方式以及线性调频脉冲信号在各种场合均有涉猎。可产生多种数字调制信号以及脉冲信号的便携式设备在信号特征识别,野外信息对抗以及教学实验中应用广泛。因此本文所设计的专用通信信号模拟器,在实际应用中有迫切的需求和意义。本文通过研究ASK、FSK、BPSK、QPSK、QAM、OFDM这6种常用数字调制信号以及线性调频信号的产生原理和直接数字频率合成技术原理,根据载波频率、信道宽度、码速率、输出方式、输出波形选择等关键参数在内的专用通信信号模拟器的技术指标,提出了基于直接数字频率合成技术的调制信号产生方案和线性调频脉冲信号的实现方法。专用通信信号模拟器的设计包括硬件设计和软件两个部分,硬件电路设计选用FPGA作为核心控制器,板载异步串行通信接口与液晶屏通信,采用宽带频率合成器件作为数模转换芯片的高频时钟输入,完成双通道数模转换电路设计和滤波器设计,实现模拟信号输出。硬件逻辑设计采用自主研发的直接数字频率合成技术(DDS)IP核产生高频载波信号和线性调频信号,通过采用不同的调制方式在调制模块中将数字信号调制到载波上。产生的波形数据经数模转换芯片以及滤波器输出。软件设计包括了显示界面设计和通讯设计两部分。采用可编程智能LCD作为专用通信信号模拟器的显示屏,通过界面设计软件将生成文件固化至液晶屏的微控制器中。使用自定义通讯格式的异步串行接口与FPGA进行信息交互,完成信号参数选择和设备控制。最后,将信号产生板卡和电源模块安装在订制的箱体内部,液晶显示屏、扩展接口与开关则嵌入箱体面板中,组建了便携式专用通信信号模拟器。并与示波器和频谱分析仪构成测试系统,对设备性能和功能进行测试。结果表明:本文设计的专用通信信号模拟器可以满足所需信号技术指标要求,实现输出参数可控的数字调制信号和线性调频信号。
【关键词】：数字调制信号 线性调频信号 DDS FPGA
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-10
• 1.1.1 课题研究背景8-9
• 1.1.2 通信信号模拟器研究意义9-10
• 1.2 国内外发展现状10-12
• 1.3 主要研究内容12
• 1.4 本文结构12-13
• 第2章 专用通信信号模拟器总体方案设计13-25
• 2.1 设计要求及需求信号分析13-15
• 2.2.1 设计要求及指标要求13
• 2.2.2 需求信号分析13-15
• 2.2 直接数字合成技术原理15-16
• 2.3 总体方案设计16-24
• 2.3.1 接口方案设计17-18
• 2.3.2 时钟方案设计18-19
• 2.3.3 调制信号产生方案设计19-22
• 2.3.4 脉冲信号产生方案设计22-23
• 2.3.5 数模转换方案设计23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 专用通信信号模拟器硬件设计25-42
• 3.1 核心器件选型25-28
• 3.1.1 数模转换芯片选型26-27
• 3.1.2 可编程逻辑器件选型27-28
• 3.2 专用通信信号模拟器数字电路设计28-38
• 3.2.1 逻辑电路整体设计28-29
• 3.2.2 接口模块设计29-30
• 3.2.3 系统控制模块设计30-31
• 3.2.4 信号产生模块设计31-37
• 3.2.5 时钟产生模块初始化设计37-38
• 3.3 专用通信信号模拟器模拟通道设计38-40
• 3.3.1 数模转换模块设计39
• 3.3.2 滤波器及变压器设计39-40
• 3.4 电源及箱体设计40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 软件设计42-50
• 4.1 软件开发环境42-43
• 4.2 显示屏界面设计43-48
• 4.2.1 系统控制界面设计44-45
• 4.2.2 参数设置界面设计45-47
• 4.2.3 界面切换设计47-48
• 4.3 软件接口通讯设计48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 专用通信信号模拟器测试50-57
• 5.1 接口通讯测试50-51
• 5.2 专用通信信号模拟器功能测试51-56
• 5.2.1 ASK调制信号测试52-53
• 5.2.2 FSK调制信号测试53
• 5.2.3 BPSK调制信号测试53
• 5.2.4 QPSK调制信号测试53-55
• 5.2.5 Q AM调制信号测试55
• 5.2.6 OFDM基带信号产生方案验证55-56
• 5.2.7 线性调频信号测试56
• 5.3 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 攻读学位期间发表的论文及其他成果62-64
• 致谢64

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本文编号：1134881