【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),能夠針對載頻未知的多頻帶信號進行壓縮采樣,其結(jié)構(gòu)主要包括對被測信號混頻、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)簡單易于實現(xiàn)。雖然數(shù)值仿真得到很完全的信號重構(gòu),但由于實際物理系統(tǒng)特別是射頻系統(tǒng)中存在各類非理想特性,對重構(gòu)信號影響很大。本文將設(shè)計MWC系統(tǒng)射頻調(diào)制通道,分析器件的非理想特性對MWC系統(tǒng)的影響,并研究相應(yīng)的校準方法,驗證其對多頻帶信號的頻譜感知能力。具體內(nèi)容如下:1、對MWC系統(tǒng)理論進行深入研究,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)物理通道擴展原理,分析其信號重構(gòu)過程,指出其實現(xiàn)信號完全重構(gòu)的條件。根據(jù)驗證的多頻帶信號的指標,確定MWC射頻系統(tǒng)調(diào)制通道的設(shè)計指標。2、根據(jù)射頻調(diào)制通道的設(shè)計指標進行總體方案設(shè)計。完成對功分器、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)計其實驗測試平臺,主要包括信號源、射頻調(diào)制通道、采樣模塊以及高速偽隨機序列生成模塊。3、根據(jù)選購的器件特性,簡化其非理想特性模型,分析不同特性對MWC系統(tǒng)的影響,針對濾波器非理想的頻響特性提出濾波器頻域補償法,采用正弦激勵法來測量畸變的感知矩陣。在擴展系統(tǒng)中,提出逐次移相修正法減小正弦激勵法中對激勵信號初始相位的要求。并對這些非理想模型建模仿真,分析校準方法的有效性和可行性。4、組建MWC系統(tǒng)射頻調(diào)制通道和實驗測試平臺,進行多頻帶信號欠采樣驗證、器件非理想特性分析。該調(diào)制通道以400MSa/s的總采樣率,實現(xiàn)對奈奎斯特為2GHz的未知載頻QPSK多頻帶信號的壓縮采樣,在使用校準方法的情況下,能以高概率重構(gòu)出多頻帶信號的載頻位置和帶寬等頻域特征,并實驗驗證了器件非理性特性對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、影響和校準方法。
【圖文】：

圖 3-2 高速偽隨機序列發(fā)生器輸出隨機序列波形頻調(diào)制通道調(diào)制通道在 MWC 系統(tǒng)中是對被測信號進行調(diào)制的關(guān)鍵，調(diào)制影響被測信號的重構(gòu)效果，因此在選擇器件進行設(shè)計時需要特特性。本文中選擇現(xiàn)有的射頻產(chǎn)品進行搭建，功分器、混頻器放大器采用的是 mini-circuits 公司的分立連接器件。分器行實驗驗證時需要將多頻帶被測信號分為四路，因為被測信號必須采用射頻功分器。采用的功分器型號是 mini-circuits 公司的一個四路功分器，具有良好的寬帶特性，頻帶可以達到 1~1000寬帶信號進行四路分配的要求。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化示意圖。

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

【參考文獻】

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本文編號：2559893