基于FPGA的短波跳频干扰机关键技术研究

发布时间：2017-03-31 00:17

  本文关键词：基于FPGA的短波跳频干扰机关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息技术的飞速发展,军事上对通信技术的要求也越来越高,跳频通信以其突出的抗干扰、抗衰落和抗截获能力,在军事上引起了高度重视并已广泛用于军事通信系统。因此,跳频干扰机的研究既是对前人工作的总结和创新,又是通信技术发展的时代要求。本文“基于FPGA的短波跳频干扰机关键技术研究”的研究工作包括硬件电路实现和软件编程两个方面。硬件电路主要包括基带电路和功率放大电路两大部分。其中基带电路包括FPGA及其外围电路、数模转换电路、串口通信电路及电源电路等;功率放大电路包括前置放大器和末级功率放大器。软件编程部分主要包括FPGA与PC机间的数据通信、DDS跳频源的实现、m序列的产生及信号调制。FPGA与PC之间的通信内容分为两类:调制序列和频率控制命令。课题中用于载波调制的序列除FPGA产生的m序列外,还可以是用户自定义的序列,用户自定义调制序列通过串口传送到FPGA并经处理后,再与载波进行调制;频率控制命令是指PC机控制输出载波频率的命令,通过输入不同的控制命令可得到不同的单频或跳频载波输出;DDS跳频源的实现基于查表法,通过查询已设计好的正弦波幅值表以获得离散正弦波幅值;课题中设计了周期为127的m序列发生器,并利用modelsim进行了程序仿真;程序中实现了2ASK和2PSK两种数字调制方式,并在文中给出了利用示波器测得的调制波形。文章最后列出了跳频干扰机的实测输出功率值,并通过实测数据验证了该跳频发射机基本满足设计指标要求。
【关键词】：跳频通信 DDS m序列 信号调制
【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】：TN978
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 跳频通信的发展现状和发展方向10-13
• 1.2.1 发展现状10-12
• 1.2.2 发展趋势12-13
• 1.3 跳频通信技术指标13-14
• 1.4 论文主要工作14
• 1.5 论文内容安排14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 第2章 设计方案和指标16-21
• 2.1 发射机的基本结构16
• 2.2 发射机的主要性能参数16-17
• 2.2.1 频率稳定度17
• 2.2.2 频谱纯度17
• 2.2.3 输出功率17
• 2.2.4 输出效率17
• 2.2.5 调制方式17
• 2.3 短波跳频干扰机的设计方案17-19
• 2.4 短波跳频干扰机主要技术指标19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 基带电路的设计与实现21-52
• 3.1 基带电路的硬件设计与实现21-30
• 3.1.1 时钟电路21-22
• 3.1.2 串口通信电路22-23
• 3.1.3 FPGA及其外围电路23
• 3.1.4 数模转换电路23-24
• 3.1.5 低通滤波电路24-25
• 3.1.6 衰减选择电路25-28
• 3.1.7 基带硬件电路的调试28-30
• 3.2 基于FPGA的DDS跳频源设计30-43
• 3.2.1 DDS的基本原理和组成30-32
• 3.2.2 DDS的优缺点32-34
• 3.2.3 理想DDS输出信号频谱分析34-36
• 3.2.4 实际DDS输出信号频谱分析36-40
• 3.2.5 DDS跳频源的实现40-43
• 3.3 m序列的FPGA实现43-46
• 3.3.1 m序列产生原理43-44
• 3.3.2 m序列的性质44-45
• 3.3.3 基于FPGA的m序列发生器设计45-46
• 3.4 二进制数字幅度调制46-48
• 3.4.1 2ASK原理与实现方法46-47
• 3.4.2 2ASK调制波形47-48
• 3.5 二进制数字相位调制48-50
• 3.5.1 2PSK原理与实现方法48-50
• 3.5.2 2PSK调制波形50
• 3.6 本章小结50-52
• 第4章 功率放大器设计与实现52-70
• 4.1 功率放大器性能指标分析52-56
• 4.1.1 工作带宽52
• 4.1.2 输出功率52-53
• 4.1.3 增益及增益平坦度53-54
• 4.1.4 放大器的效率54
• 4.1.5 谐波失真54
• 4.1.6 输入输出电压驻波比54-55
• 4.1.7 噪声系数55-56
• 4.2 功率放大器的工作状态选择56-59
• 4.2.1 甲类工作方式57-58
• 4.2.2 乙类工作方式58
• 4.2.3 甲乙类工作方式58-59
• 4.3 电路匹配59-60
• 4.4 前置放大器的设计与实现60-65
• 4.4.1 前置放大器晶体管选择60-62
• 4.4.2 前置放大器电路设计62-65
• 4.5 末级功率放大器的设计与实现65-69
• 4.5.1 偏置电路设计65-66
• 4.5.2 末级功率放大电路设计66-67
• 4.5.3 功率放大电路的调试67-69
• 4.6 本章小结69-70
• 第5章 测试结果70-77
• 5.1 前置放大器性能测试70-74
• 5.2 末级功率放大器性能测试74-75
• 5.3 样机实物75-76
• 5.4 本章小结76-77
• 总结与展望77-79
• 参考文献79-82
• 致谢82-83
• 参与项目情况83-84
• 附录84-85

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