卫星上下行DBF幅相测试系统研究

发布时间：2017-08-08 22:02

  本文关键词：卫星上下行DBF幅相测试系统研究

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【摘要】：数字波束形成系统多用于雷达、导航、通信、天线以及电子对抗系统中。多波束信号在发送、传输、接收等过程中会经过一个或多个复杂网络,网络通过自身的幅相不一致性作用于阵列通道间各输出波束的幅相关系,导致其偏离预设值,影响多波束信号的幅度和相位关系。将复杂网络的自身特性称之为权值矩阵,幅相特性权值矩阵中包含了幅度和相位信息。多通道信号幅相特性权值矩阵的测量有助于通过估算得到的幅相不一致性对天线系统损耗的幅相值进行补偿,以保证波束成形的质量。因此精确估算出DBF的幅相关系具有重要的实际意义。本文首先对DBF幅相分布测试系统进行了主要原理概述,介绍了卫星上下行DBF幅相测试系统的工作原理和测试模式,然后依据实际应用提出了系统的指标参数。接着提出一种针对高速并行的下变频处理算法,重点介绍了高速并行DDS信号发生器和多相滤波器的设计,并且基于上述的两个模块设计一种低复杂度的高速并行的下变频结构,同时展示了该系统基于Matlab的仿真结果及分析。然后针对卫星上下行DBF幅相测试系统的接收机工作速率的变换情况设计了一种五级抽取滤波器组,通过对抽取滤波器的理论分析得出抽取滤波器的设计依据,并以此为理论依据完成设计。最后介绍了卫星上下行DBF幅相分布测试系统的硬件实现和系统实测结果。对硬件平台的设计分别从系统组成、电路设计和信号调理网络设计三个方面进行了介绍。然后阐述了基于FPGA的发送端和接收端的信号处理流程。最后给出了卫星上下行DBF幅相测试系统的实测结果,并进行了分析。
【关键词】：数字波束形成 幅相测试系统 下变频 DDS 多相滤波 抽取滤波器 通信协议
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 课题背景和研究意义12-14
• 1.2 国内外发展状态及研究现状14-15
• 1.3 论文主要工作和内容安排15-16
• 第2章 卫星上下行DBF幅相测试系统原理概述16-21
• 2.1 卫星上下行DBF幅相测试系统介绍16-18
• 2.2 幅相测试系统的测试模式18-19
• 2.3 系统指标参数19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 高速并行数字下变频处理算法21-43
• 3.1 高速并行DDS研究21-27
• 3.1.1 DDS原理及理论分析22-23
• 3.1.2 高速并行DDS研究与实现23-24
• 3.1.3 优化设计及实现24-27
• 3.2 多相滤波器设计27-35
• 3.2.1 多相滤波器理论分析28-31
• 3.2.2 多相滤波器的FPGA实现31-35
• 3.3 低复杂度高速并行下变频器研究与实现35-39
• 3.3.1 传统下变频器设计36-37
• 3.3.2 低复杂度下变频器设计37-38
• 3.3.3 资源消耗对比38-39
• 3.4 系统仿真结果及分析39-43
• 3.4.1 幅相测试仿真分析39-41
• 3.4.2 仿真结论41-43
• 第4章 滤波器组的设计43-53
• 4.1 抽取滤波器的理论分析43-48
• 4.1.1 抽取对频点和带宽的影响43-46
• 4.1.2 抽取滤波器理论分析46-48
• 4.2 五级抽取滤波器组的设计和实现48-53
• 4.2.1 五级抽取滤波器组设计49-50
• 4.2.2 五级抽取滤波器组的仿真结果展示和分析50-53
• 第5章 硬件实现及系统实测53-63
• 5.1 硬件平台设计53-58
• 5.1.1 系统组成53-54
• 5.1.2 电路设计54-56
• 5.1.3 信号调理网络设计56-58
• 5.2 FPGA发收两端总体设计58-60
• 5.2.1 发端信号处理流程58-59
• 5.2.2 收端信号处理流程59-60
• 5.3 幅相测试实测结果展示及分析60-63
• 5.3.1 通道内幅相分布61
• 5.3.2 通道间幅相分布61-62
• 5.3.3 测试结论62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单67-68
• 致谢68

【参考文献】

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本文编号：642192