自适应滤波法消除开关电源纹波对射频接收机影响的研究

发布时间：2017-07-03 18:23

  本文关键词：自适应滤波法消除开关电源纹波对射频接收机影响的研究

  更多相关文章： 开关电源 射频接收机 自适应滤波 FPGA设计 ASIC设计

【摘要】：随着现代无线通信技术的快速发展,无线通信已经进入了生活的各个领域。由于无线网络需求不断提升,通信速率也随着技术的变革不断提升,给目前无线通信带来了两大挑战:功耗不断提高,成本不断增加。而现代无线通信设备向着体积小、重量轻、耗电低、辐射少、数据传输速率尽可能高的要求发展。在这些挑战中,低功耗的无线通信技术是最引人关注的领域。为了实现低功耗的无线通信技术,从电源管理角度入手无疑是一个很好的切入点。开关电源具有功耗低、电源转化效率高的特点,在无线通信设备供电中十分具有吸引力,但电源纹波噪声过大的问题,始终是开关电源应用到无线通信设备中的瓶颈。本文从DC-DC开关电源纹波噪声的角度入手,根据纹波噪声的特性以及分析它对射频接收机干扰的原理,提出用自适应滤波的方法消除纹波噪声对射频接收机干扰的构想。首先,根据蓝牙和Zigbee通信标准,利用Simulink仿真工具对DC-DC开关电源纹波噪声干扰的射频接收机建模仿真,通过对比经过自适应滤波处理前后的结果从理论上验证了自适应滤波算法的有效性。然后,利用Maxim公司芯片MAX2829搭建了IEEE802.11b的射频接收机硬件测试平台,并设计了基于DLMS算法的自适应滤波器,完成了FPGA设计与ASIC设计。最后,根据设计的硬件测试平台,制定合理的测试方案并进行多组测试,从实际硬件上验证了用自适应滤波方法消除开关电源纹波噪声对射频接收机影响是可行的。本文的仿真与测试表明,在固定信号接收环境下,电源纹波噪声增大会恶化接收信号的质量。采用自适应滤波算法消除DC-DC电源纹波噪声干扰,在低纹波噪声情况下,可以使射频接收机正常工作;当纹波噪声较大时,虽然射频接收机不能达到通信标准的要求,但自适应滤波能明显提高接收信号的质量。本文的研究为开关电源应用在低功耗的无线射频领域提供理论与实践基础,具有良好的应用前景。
【关键词】：开关电源 射频接收机 自适应滤波 FPGA设计 ASIC设计
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN851
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 缩略语表11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究的背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 射频系统设计的研究和应用13-15
• 1.2.2 开关电源纹波噪声抑制的方法15
• 1.2.3 自适应噪声消除15-17
• 1.3 本文的主要创新点和章节安排17-19
• 1.3.1 论文主要创新点17-18
• 1.3.2 论文章节安排18-19
• 第二章 开关电源纹波对射频接收机影响的理论分析与系统仿真19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 射频接收机系统的结构19-22
• 2.2.1 误码率20
• 2.2.2 灵敏度20-21
• 2.2.3 动态范围21
• 2.2.4 选择性21-22
• 2.3 开关电源纹波噪声干扰原理与建模22-23
• 2.3.1 开关电源纹波噪声来源22-23
• 2.3.2 开关电源纹波噪声建模23
• 2.4 用simulink工具箱对射频接收系统仿真23-35
• 2.4.1 开关电源纹波干扰的蓝牙系统仿真23-30
• 2.4.2 开关电源纹波干扰的Zigbee系统仿真30-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 基于 802.11的射频接收机硬件测试系统的设计36-48
• 3.1 引言36
• 3.2 硬件测试电路的整体设计36-37
• 3.3 射频前端接收机电路设计37-40
• 3.3.1 MAX2829射频收发器性能参数37-38
• 3.3.2 MAX2829电路设计38-39
• 3.3.3 射频微带线阻抗匹配39-40
• 3.4 模数转换器电路设计40-42
• 3.5 开关电源供电系统设计与线性稳压源系统设计42-45
• 3.5.1 LDO电源设计43-44
• 3.5.2 开关电源设计44-45
• 3.6 FPGA系统设计45-46
• 3.7 其他外围电路设计46-47
• 3.8 本章小结47-48
• 第四章 自适应滤波器研究与硬件实现48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 自适应滤波算法原理48-51
• 4.2.1 自适应滤波算法48-49
• 4.2.2 自适应滤波算法的改进（DLMS算法）49-50
• 4.2.3 自适应滤波算法的有限字长效应50-51
• 4.3 自适应滤波器的simulink仿真51-56
• 4.3.1 自适应滤波器的结构选择51-52
• 4.3.2 全精度自适应滤波器设计52-53
• 4.3.3 符合实际系统的自适应滤波器设计53-56
• 4.4 自适应滤波器的FPGA实现56-58
• 4.5 自适应滤波器的ASIC实现58-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 硬件系统测试与结果分析62-73
• 5.1 引言62
• 5.2 系统测试方案62-66
• 5.2.1 电路板PCB版图62-64
• 5.2.2 开关电源纹波的耦合方案64-65
• 5.2.3 自适应滤波对开关电源纹波抑制测试方案65-66
• 5.3 自适应滤波算法对开关电源纹波抑制性能测试66-72
• 5.3.1 接收端静态测试66-68
• 5.3.2 接收端动态测试结果68-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文80

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