發(fā)布時(shí)間：2019-11-12 18:21

【摘要】：MWC系統(tǒng)是基于壓縮感知的一種模擬信息轉(zhuǎn)換架構(gòu),能夠針對(duì)載頻未知的多頻帶信號(hào)進(jìn)行壓縮采樣,其結(jié)構(gòu)主要包括對(duì)被測(cè)信號(hào)混頻、濾波、低速采樣以及算法重構(gòu),在硬件結(jié)構(gòu)上信號(hào)調(diào)制通道主要包括功分器、混頻器、濾波器等器件,其物理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。雖然數(shù)值仿真得到很完全的信號(hào)重構(gòu),但由于實(shí)際物理系統(tǒng)特別是射頻系統(tǒng)中存在各類非理想特性,對(duì)重構(gòu)信號(hào)影響很大。本文將設(shè)計(jì)MWC系統(tǒng)射頻調(diào)制通道,分析器件的非理想特性對(duì)MWC系統(tǒng)的影響,并研究相應(yīng)的校準(zhǔn)方法,驗(yàn)證其對(duì)多頻帶信號(hào)的頻譜感知能力。具體內(nèi)容如下:1、對(duì)MWC系統(tǒng)理論進(jìn)行深入研究,設(shè)置相應(yīng)的調(diào)制通道系統(tǒng)參數(shù)。分析混頻、濾波和采樣等環(huán)節(jié)在MWC系統(tǒng)中的具體作用,介紹MWC系統(tǒng)物理通道擴(kuò)展原理,分析其信號(hào)重構(gòu)過程,指出其實(shí)現(xiàn)信號(hào)完全重構(gòu)的條件。根據(jù)驗(yàn)證的多頻帶信號(hào)的指標(biāo),確定MWC射頻系統(tǒng)調(diào)制通道的設(shè)計(jì)指標(biāo)。2、根據(jù)射頻調(diào)制通道的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。完成對(duì)功分器、混頻器、濾波器和放大器等器件的選型,并研究器件的非理想特性,如功分器的回波損耗和插入損耗,混頻器的回波損耗、變頻損耗和隔離度,濾波器的非矩形頻響特性等。并設(shè)計(jì)其實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),主要包括信號(hào)源、射頻調(diào)制通道、采樣模塊以及高速偽隨機(jī)序列生成模塊。3、根據(jù)選購(gòu)的器件特性,簡(jiǎn)化其非理想特性模型,分析不同特性對(duì)MWC系統(tǒng)的影響,針對(duì)濾波器非理想的頻響特性提出濾波器頻域補(bǔ)償法,采用正弦激勵(lì)法來測(cè)量畸變的感知矩陣。在擴(kuò)展系統(tǒng)中,提出逐次移相修正法減小正弦激勵(lì)法中對(duì)激勵(lì)信號(hào)初始相位的要求。并對(duì)這些非理想模型建模仿真,分析校準(zhǔn)方法的有效性和可行性。4、組建MWC系統(tǒng)射頻調(diào)制通道和實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),進(jìn)行多頻帶信號(hào)欠采樣驗(yàn)證、器件非理想特性分析。該調(diào)制通道以400MSa/s的總采樣率,實(shí)現(xiàn)對(duì)奈奎斯特為2GHz的未知載頻QPSK多頻帶信號(hào)的壓縮采樣,在使用校準(zhǔn)方法的情況下,能以高概率重構(gòu)出多頻帶信號(hào)的載頻位置和帶寬等頻域特征,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了器件非理性特性對(duì)MWC系統(tǒng)的不良影響,最終總結(jié)了MWC系統(tǒng)中硬件的各類非理性特性的原因、影響和校準(zhǔn)方法。
【圖文】：

圖 3-2 高速偽隨機(jī)序列發(fā)生器輸出隨機(jī)序列波形頻調(diào)制通道調(diào)制通道在 MWC 系統(tǒng)中是對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的關(guān)鍵，調(diào)制影響被測(cè)信號(hào)的重構(gòu)效果，因此在選擇器件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要特特性。本文中選擇現(xiàn)有的射頻產(chǎn)品進(jìn)行搭建，功分器、混頻器放大器采用的是 mini-circuits 公司的分立連接器件。分器行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)需要將多頻帶被測(cè)信號(hào)分為四路，因?yàn)楸粶y(cè)信號(hào)必須采用射頻功分器。采用的功分器型號(hào)是 mini-circuits 公司的一個(gè)四路功分器，具有良好的寬帶特性，頻帶可以達(dá)到 1~1000寬帶信號(hào)進(jìn)行四路分配的要求。在 MWC 理論中的功分器是理用的功分器具有各種非理想特性，如駐波比（VSWR）、插入損下圖所示是該功分器各類非理想因素的簡(jiǎn)化示意圖。

圖 3-13 放大后的高速偽隨機(jī)序列模塊及觸發(fā)時(shí)序?qū)?MWC 系統(tǒng)射頻調(diào)制通道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，因此采樣模塊404A 示波器，它具有四路模擬通道，滿足實(shí)驗(yàn)的通道數(shù)要求z，采樣率高達(dá) 20GS/s，分辨率為 10 位，最大被測(cè)信號(hào)幅度的采樣率是四通道 100MS/s，因此在對(duì)射頻 MWC 系統(tǒng)進(jìn)行求。當(dāng)?shù)玫讲蓸訑?shù)據(jù)后，將采樣數(shù)據(jù)傳遞到 PC 機(jī)中使用 構(gòu)。偽隨機(jī)序列發(fā)生器工作后，將會(huì)在不同時(shí)刻觸發(fā)矢量信號(hào)波器進(jìn)行采樣。其觸發(fā)時(shí)序關(guān)系如圖 3-14 所示，偽隨機(jī)序信號(hào)下啟動(dòng)后，首先輸出信號(hào)源控制信號(hào)，將其置高用以觸測(cè)信號(hào)。在延遲 50ns 之后，，該板卡輸出采樣觸發(fā)信號(hào)，A 示波器進(jìn)行采樣。 CLK偽隨機(jī)序列激勵(lì)線
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN911.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2559893