民航空管通信电台中收信机的数字化实现

发布时间：2020-04-19 19:44

【摘要】：空中交通管制,是指地面管制人员通过专用通信系统,按照规定程序对飞机起、落过程进行指挥调度,是保证飞机飞行安全、提高飞行效率的有效手段。电台即是该通信系统中的主要设备,在该通信系统中完成收发信功能。传统电台中的接收机采用超外差结构,主要由模拟器件组成,技术水平较落后,指标受元器件老化因素的影响较大,设备功能单一,难以升级,维护维修过程繁琐难度较大等问题,逐渐被淘汰。随着软件无线电技术的发展与应用,取而代之的是由A/D转换芯片、DSP处理芯片、MCU控制芯片等数字芯片组成的接收机,其主要功能通过在DSP和MCU中编写程序软件来实现,因此性能指标更加优秀、稳定,并且具有很强的灵活性。本文研究目的是依据软件无线电理论中的中频带通采样原理,完成接收机的设计,实现电台接收机的数字化,更好的应用于民航空管通信系统。本文所设计接收机采用了带通采样、直接数字频率合成以及数字正交解调技术,首先将天线接收到的信号经选频、放大、下变频至455kHz;其次对中频信号进行带通采样,实现A/D转换;最后由数字信号处理芯片TMS320VC5509A完成数字下变频及正交解调,控制D/A转换器输出音频,MCU芯片NUC140L来实现对频率合成器的控制及整机状态的监测。本文分为两部分,一是阐述了本设计所依据的原理及采用的技术;二是完成了接收机系统结构设计、硬件电路设计、仿真及软件的设计,并从产品的设计、装配与调试等环节严格把控,完成整机实现。经过测试,整机指标高于民航行业规范对电台产品中接收机的要求。研究结果表明,采用中频带通采样结构实现接收机数字化,具备较高的可行性。
【图文】：

2.2.1 奈奎斯特采样奈奎斯特采样定理：假设一频率带限信号 x(t)，其频带限制在(0，fH)内，如果以 fS＞2fH的采样速率对其进行等间隔采样得到的时间离散的采样信号 xS(t)，则原信号 x(t)可由所得到的采样值 xS(t)完全确定。设抽样脉冲序列是一周期设抽样脉冲序列是一个周期性冲激函数δT(t)，则抽样后信号xS(t) = x(t) δT(t)由频域卷积定理得XS(ω)=12π[X(ω)× δT(ω)] =1sn=-∞∞(ω－nωs) (2.1)式中采样周期TS=1fs由公式(2.1)可知，采样后的频谱就是以 TS为周期的原频谱周期性的重复。当 fS≥2fH时，则该周期性频谱之间不存在混叠，若此时经过低通滤波就可无失真的恢复出原信号，如图 2.3 所示。

图 3.5 二混频电路图5）抗混叠滤波器抗混叠滤波器采用带通滤波器 CFWLA455KDFA-B0，主要目的是在 A/D采样前进行带宽限定，防止带外干扰信号进入 A/D 转换器产生混叠，，其参数如表 3.6 所示。表 3.6 CFWLA455KDFA-B0 主要参数项目 性能指标中心频率 455kHz6dB 带宽 ≥10kHz50dB 带宽 ≤20kHz插损 ≤4dB带内波动 ≤3dB6）中频放大电路中频放大电路用可变增益芯片 AD603 完成，该芯片增益范围较大，线性较
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V351.36;V355.1

【参考文献】

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本文编号：2633667