电磁环境信号中频模拟源设计

发布时间：2017-03-17 13:03

  本文关键词：电磁环境信号中频模拟源设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在现代社会,我们的生活空间及战场空间充斥着极为密集的电磁波信号,形成了复杂多变的电磁环境,使得开发新的通信设备和军事设备存在极大的考验。电磁环境信号模拟器作为武器装备研发的实验设备,可为信息化部队军事演练提供贴近实战的训练环境。随着信息化技术的高速发展,信息战的重要地位在新时代战争中逐渐显现,我国军队的信息化建设远远落后国外,为了突破国外对我国的技术壁垒,提升国防建设能力,研究和发展具有自主知识产权的电磁环境信号模拟器是一项迫在眉睫的重要任务。本文讨论的电磁环境信号中频模拟源设计中:(1)首先运用软件无线电技术理论,根据需要设计的电磁环境信号中频模拟源的各项功能指标,进行算法设计和推导,得到实现设计的理论依据。(2)针对算法结构在MATLAB中进行算法的功能仿真验证,并根据各项指标进行算法优化;然后结合FPGA的实现结构,将浮点数的算法转换为定点数的算法,为FPGA的实现提供算法依据。(3)针对FPGA与DAC之间的超高速数据传输问题,结合器件特点,灵活采用FPGA内部的输出串行器实现芯片间2.4Gsps的数据传输速率。(4)针对FPGA器件可并行实现算法的结构特点,使用硬件编程语言,并结合基于多相滤波的信道化发射技术,完成环境信号模拟器的设计。本文的设计主要运用了基于软件无线电结构的设计思想,深入研究信道化发射理论,利用FPGA实现了具有64路信道的电磁环境信号中频模拟源。该电磁环境信号中频模拟源实现了瞬时带宽为1.2GHz的密集环境信号模拟,能够在宽频段范围内,具备同时模拟多个雷达信号、通信信号及噪声信号的能力,可为内、外场试验提供高频段、多样式、高密度的电磁信号环境,为武器装备的测试以及部队的演练提供真实可靠的技术保障。
【关键词】：电磁环境信号 软件无线电 FPGA 信道化 多相滤波
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TJ06;TN791
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 课题研究内容和创新点12-13
• 1.4 论文结构安排13-15
• 第二章 电磁环境信号模拟的基本理论和总体结构设计15-28
• 2.1 软件无线电概述15-16
• 2.2 多速率信号处理理论16-20
• 2.2.1 Nyquist采样定理16-17
• 2.2.2 抽取和内插17-18
• 2.2.3 多相滤波结构18-20
• 2.3 信道化软件无线电发射原理20-23
• 2.4 信道化发射机的高效实现结构推导23-25
• 2.5 FIR滤波器设计25-26
• 2.6 总体结构设计26-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第三章 算法的MATLAB仿真及验证28-39
• 3.1 设计指标28
• 3.2 算法的MATLAB验证28-32
• 3.2.1 单音信号仿真29-30
• 3.2.2 单信道带内特性仿真30-31
• 3.2.3 多信道仿真31-32
• 3.3 定点仿真32-38
• 3.3.1 数据的定点量化33-34
• 3.3.2 定点量化对比34-35
• 3.3.3 单音信号动态范围仿真35-37
• 3.3.4 通信信号仿真37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 模拟源的FPGA设计与实现39-66
• 4.1 FPGA简介39-42
• 4.1.1 FPGA概述39
• 4.1.2 FPGA设计流程39-40
• 4.1.3 FPGA设计技巧40-42
• 4.2 FPGA设计和实现42-65
• 4.2.1 FPGA芯片选取42-43
• 4.2.2 基带信号源的设计43-46
• 4.2.3 FFT的设计46-52
• 4.2.3.1 设计方案46-48
• 4.2.3.2 全并行流水FFT实现48-51
• 4.2.3.3 FFT模块正确性及误差分析51-52
• 4.2.4 多相滤波器的设计52-57
• 4.2.4.1 FIR滤波器设计52-55
• 4.2.4.2 多相滤波器的实现55-57
• 4.2.5 归一化模块设计57-58
• 4.2.6 高速DAC接口设计58-65
• 4.2.6.1 DCA芯片59-60
• 4.2.6.2 LVDS输入输出接口60-61
• 4.2.6.3 DAC接口设计61-65
• 4.3 本章小结65-66
• 第五章 系统调试及实验结果分析66-73
• 5.1 电磁环境信号中频模拟源测试平台66-67
• 5.2 电磁环境信号中频模拟源测试67-72
• 5.2.1 信道划分及多信道发射测试67-69
• 5.2.2 单位脉冲信号测试69-70
• 5.2.3 方波脉冲信号测试70-71
• 5.2.4 多信号多信道测试71
• 5.2.5 通信信号测试71-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第六章 总结及展望73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果78-79

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