【摘要】：面對多協(xié)議并存的通信現(xiàn)狀,要求通信終端能具備兼容性和動態(tài)可配性。軟件無線電的通用性可以解決當(dāng)下多協(xié)議并存的問題,和動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)相結(jié)合后使得通信終端的使用更加便利。數(shù)字通道是軟件無線電收發(fā)機(jī)中位于模擬前端和基帶之間的模塊,軟件無線電在中頻或射頻對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣,數(shù)據(jù)率極高,選用了節(jié)省資源的零中頻結(jié)構(gòu)作為模擬前端后,收發(fā)機(jī)又有了本振泄露和IQ不平衡的問題。因此,設(shè)計一個能兼容多種通信模式,有采樣率變換、濾波、IQ校準(zhǔn)和通道增益調(diào)整功能的數(shù)字通道就變得尤為重要。本文設(shè)計了高性能窄帶零中頻收發(fā)機(jī)的數(shù)字通道模塊,應(yīng)用在綜合通信終端中,使用的模擬前端是零中頻收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu),能兼容多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)、4G和S波段衛(wèi)星通信等通信協(xié)議。本文的主要研究內(nèi)容和方法如下:為了滿足多種通信協(xié)議的指標(biāo),先將整體的設(shè)計指標(biāo)分解到了每個模塊,分別在多種通信協(xié)議下設(shè)計了數(shù)字通道的結(jié)構(gòu),再整合成一個滿足所有指標(biāo)的數(shù)字通道;按照每個模塊的具體指標(biāo),分別設(shè)計了收發(fā)通道的級聯(lián)濾波器模塊的級數(shù)和系數(shù),并且采用了多相濾波器和復(fù)用資源的方式來優(yōu)化濾波器的結(jié)構(gòu),按照需求設(shè)計了信號和系數(shù)的位寬;設(shè)計了通道增益模塊,詳細(xì)設(shè)計了每一個子模塊以節(jié)省資源;基于迭代最小二乘法的算法,設(shè)計了窄帶IQ校準(zhǔn)模塊的結(jié)構(gòu),復(fù)用了不平衡參數(shù)計算模塊和迭代控制模塊的資源。最后,對數(shù)字通道模塊進(jìn)行仿真和FPGA驗(yàn)證,先分別展示了子模塊的前仿真結(jié)果和整體模塊的仿真結(jié)果,并且基于ZYNQ和AD9361搭建了測試平臺,在ZYNQ平臺上設(shè)計了 UART模塊和SPI模塊用于和PC機(jī)以及AD9361板通信,在這個平臺上進(jìn)行測試,驗(yàn)證了數(shù)字通道模塊的功能和性能。數(shù)字濾波器的帶外衰減能達(dá)到76dB,窄帶IQ校準(zhǔn)直流抑制比和鏡像抑制比能達(dá)到52dB,滿足項目的設(shè)計要求。本文設(shè)計實(shí)現(xiàn)的數(shù)字通道模塊通用性更強(qiáng),更節(jié)省資源,具有良好的研究和應(yīng)用價值。
【圖文】：

Ｉ邋ＩＩ邋Ｉ邋Ｉ邋１逡逑Ｉ邋ｉ邋ｊ邋ｉ邋Ｉ逡逑圖２．９輸出與輸入信號的彩色對比圖逡逑從圖２．９的仿真圖可以看出來，經(jīng)過半帶濾波器濾波后輸出的值成功覆蓋了逡逑輸入信號的序列號為奇數(shù)的值，輸出信號成功對輸入信號進(jìn)行了２倍的抽樣。逡逑２．２．３積分梳狀濾波器的設(shè)計逡逑積分梳狀濾波器（ＣＩＣ）由兩個部分組成，積分部分和梳狀部分，框圖如圖逡逑２．１０所示。逡逑—Ｚ－丨邐Ｚ￣Ｄ邋—逡逑Ｉ邐１邋ｙ｛ｎ）逡逑．響邋＾Ｈ２（ｚ）分邋＂逡逑圖２．１０單級ＣＩＣ結(jié)構(gòu)框圖逡逑左邊為積分器，右邊為梳狀部分，積分器的狀態(tài)方程可以寫為：逡逑ｙ（ｎ）邋＝邋ｙ（ｎ邋－邋１）邋＋邋ｘ（ｎ）邐（２．２２）逡逑積分器的傳輸函數(shù)可以寫成：逡逑＝邋ＨＰＴ邐（２－２３）逡逑梳狀結(jié)構(gòu)的狀態(tài)方程可以寫為：逡逑ｙ（ｎ）邋＝邋ｘ（ｎ）邋—邋ｘ（ｎ邋—邋ＤＭ）邐（２．２４）逡逑其中Ｄ為抽取因子，Ｍ為微分延遲，可以得到傳輸函數(shù)為：逡逑Ｈ（ｚ）邋＝邋（ｌ－ｚ￣ＤＭ）邐（２．２５）逡逑從而整體

最后一級還是用更高階的ＨＲ濾波器來實(shí)現(xiàn)。逡逑Ｉ邋ＩＩ邋Ｉ邋Ｉ邋１逡逑Ｉ邋ｉ邋ｊ邋ｉ邋Ｉ逡逑圖２．９輸出與輸入信號的彩色對比圖逡逑從圖２．９的仿真圖可以看出來，，經(jīng)過半帶濾波器濾波后輸出的值成功覆蓋了逡逑輸入信號的序列號為奇數(shù)的值，輸出信號成功對輸入信號進(jìn)行了２倍的抽樣。逡逑２．２．３積分梳狀濾波器的設(shè)計逡逑積分梳狀濾波器（ＣＩＣ）由兩個部分組成，積分部分和梳狀部分，框圖如圖逡逑２．１０所示。逡逑—Ｚ－丨邐Ｚ￣Ｄ邋—逡逑Ｉ邐１邋ｙ｛ｎ）逡逑．響邋＾Ｈ２（ｚ）分邋＂逡逑圖２．１０單級ＣＩＣ結(jié)構(gòu)框圖逡逑左邊為積分器，右邊為梳狀部分，積分器的狀態(tài)方程可以寫為：逡逑ｙ（ｎ）邋＝邋ｙ（ｎ邋－邋１）邋＋邋ｘ（ｎ）邐（２．２２）逡逑積分器的傳輸函數(shù)可以寫成：逡逑＝邋ＨＰＴ邐（２－２３）逡逑梳狀結(jié)構(gòu)的狀態(tài)方程可以寫為：逡逑ｙ（ｎ）邋＝邋ｘ（ｎ）邋—邋ｘ（ｎ邋—邋ＤＭ）邐（２．２４）逡逑其中Ｄ為抽取因子，Ｍ為微分延遲，可以得到傳輸函數(shù)為：逡逑Ｈ（ｚ）邋＝邋（ｌ－ｚ￣ＤＭ）邐（２．２５）逡逑從而整體的梳狀
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN858

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 李玉柏,彭啟琮;軟件數(shù)字下變頻的實(shí)現(xiàn)與算法分析[J];通信學(xué)報;2000年10期

2 陳倩,姚玉強(qiáng);基帶數(shù)字濾波器的系數(shù)量化效應(yīng)仿真[J];無線通信技術(shù);2000年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 康世駿;衛(wèi)星接收機(jī)基帶通信系統(tǒng)設(shè)計[D];黑龍江大學(xué);2017年

2 文延?xùn)|;基于軟件無線電的移動通信系統(tǒng)研究與設(shè)計[D];湖南大學(xué);2016年

3 胡偉光;寬帶零中頻接收機(jī)IQ不平衡校準(zhǔn)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

4 丁鵬仁;基于ZYNQ的軟件無線電平臺設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2015年

5 崔文;基于FPGA的數(shù)字上下變頻器的研究與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2006年

6 吳國慶;軟件無線電中高效FIR濾波器的研究與設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2005年

本文編號：2672014