基于软件无线电的便携式收发硬件平台的研究与实现

发布时间：2017-03-24 20:01

  本文关键词：基于软件无线电的便携式收发硬件平台的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：软件无线电的核心理念是让硬件平台尽可能的开放、简洁、通用,以软件设计为核心工作,实现各种无线电通信功能的可升级、重配。软件无线电打破了传统通信系统严重依赖特定硬件的局限性,构建了一个开放、标准的通用硬件平台。目前大型通信设备在研发设计时采用的都是软件无线电的理念。基于软件无线电的宽中频收发设备在国内比较鲜见,大多停留在思路和论文上,而国外的成品设备(RS或西门子)又存在价格高,体积大的问题。又基于软件无线电的便携式宽中频收发设备能够满足铁路沿线的干扰信号排查、特殊场合的信号压制等对设备轻便、无需外部供电且对处理性能要求不高的需求。因此,便携式软件无线电设备有着广阔的发展空间。经过几十年的发展,射频处理前端由纯模拟电路转为了通用性更高、性能更强的专用集成电路。当前性价比最高的收发器频段处在2.4~2.7GHz,主要由于这一频段内有着随处可见的WIFI和蓝牙等通信设备,其中WIFI设备的中频带宽要求达到20MHz,因此,此类射频前端处理IC基本满足宽中频处理的要求。本文采用性价比极高的芯片将所有射频信号统一混频到2.6GHz,然后使用内置高性能正交混频器的射频收发器芯片将固定频率的射频模拟信号转变为可变带宽的正交模拟基带信号。本文采用在应用上新颖的正交低通采样软件无线电架构作为收发机的基本结构,并使用全IC的方式实现射频前端,最大程度的降低设计难度,同时保证设备的高性能、低噪声。基带处理部分同样使用高性能的收发机IC,完成模拟中频信号到模拟基带信号的转换。此外,信号处理部分采用性价比极高的高端ARM处理器以实现具体的设备功能,设计出一款通用性高,性价比高的便携式软件无线电收发平台。所作的工作和取得的成果如下:1.设计、制作和调试收发机平台;2.设计、制作和调试嵌入式处理平台,移植Android操作系统到嵌入式平台;3.设计、仿真和实现250K、125K、62.5K和20K的窄带滤波器;4.完成半双工30MHz~6GHz便携式收发机。
【关键词】：软件无线电 收发机 嵌入式处理平台 便携式设备
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN859;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 软件无线电的背景和发展9-10
• 1.2 课题研究的目的和意义10
• 1.3 本文的主要工作10-11
• 1.4 本论文结构安排11-12
• 2 系统整体方案设计12-27
• 2.1 信号采样理论12-16
• 2.1.1 Nyquist采样定理12-13
• 2.1.2 过采样13
• 2.1.3 带通采样定理13-15
• 2.1.4 基带正交信号15-16
• 2.2 几种软件无线电的结构形式16-20
• 2.2.1 射频低通采样软件无线电结构17
• 2.2.2 射频带通采样软件无线电结构17-19
• 2.2.3 中频数字化的软件无线电结构19-20
• 2.3 数字滤波器设计理论20-22
• 2.3.1 数字滤波器设计基础20-21
• 2.3.2 FIR滤波器设计21-22
• 2.3.3 CIC滤波器22
• 2.4 系统性能指标22-24
• 2.4.1 噪声系数22
• 2.4.2 最小可检测电平与灵敏度22-23
• 2.4.3 截点值23-24
• 2.5 系统整体方案24-27
• 2.5.1 正交低通采样软件无线结构24-26
• 2.5.2 嵌入式处理平台26
• 2.5.3 系统整体架构26-27
• 3 收发机硬件设计27-37
• 3.1 射频前端设计27-31
• 3.1.1 混频器RFFC507227-30
• 3.1.2 射频开关30-31
• 3.1.3 射频信号抗电磁干扰和PCB布线31
• 3.2 基带处理31-33
• 3.2.1 正交混频器MAX283731-32
• 3.2.2 AD\DA MAX586432-33
• 3.3 控制处理部分33-35
• 3.3.1 XC2C64A-7VQG100C34
• 3.3.2 MCU LPC432034-35
• 3.4 总结35-37
• 4 嵌入式处理平台设计37-57
• 4.1 ARM体系结构37-38
• 4.2 嵌入式平台硬件设计38-47
• 4.2.1 PCB注意事项39
• 4.2.2 PCB层次结构39-40
• 4.2.3 电源设计40-43
• 4.2.4 DDR3设计43-45
• 4.2.5 LCD设计45-46
• 4.2.6 USB设计46-47
• 4.3 Android系统移植47-55
• 4.3.1 PMIC47-48
• 4.3.2 电池检测48-49
• 4.3.3 按键49-51
• 4.3.4 LCD51-53
• 4.3.5 触摸屏53-54
• 4.3.6 WIFI54-55
• 4.4 总结55-57
• 5 数字滤波器设计与仿真57-62
• 5.1 信号混频57-58
• 5.2 滤波器设计、仿真与实现58-61
• 5.2.1 FIR滤波器58
• 5.2.2 CIC滤波器58-59
• 5.2.3 IIR滤波器59-61
• 5.3 信号抽取61
• 5.4 总结61-62
• 6 系统测试62-66
• 6.1 收发机测试62-64
• 6.2 嵌入式平台测试64-65
• 6.3 便携式收发机硬件平台测试65-66
• 结论66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 附录A 收发机整体方案70-71
• 附录B 数字滤波器C语言实现程序71-74

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