發(fā)布時(shí)間：2020-08-22 04:57

【摘要】：近年來,臺(tái)風(fēng)、暴雨等極端天氣對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響重大,氣象問題受到廣泛關(guān)注,氣象探測(cè)技術(shù)的研究顯得尤為重要。高空氣象探測(cè)是氣象預(yù)報(bào)的重要手段之一,而中頻數(shù)字信號(hào)接收機(jī)是高空氣象探測(cè)接收系統(tǒng)的重要組成部分。本文基于軟件無線電思想,對(duì)中頻信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了一套針對(duì)高空氣象探測(cè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的中頻數(shù)字接收機(jī),并給出了實(shí)際制作的樣機(jī)及其性能數(shù)據(jù)。本文首先研究了中頻數(shù)字接收機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其模塊化的實(shí)現(xiàn)方案,分析研究了相關(guān)的中頻信號(hào)處理的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),并通過仿真計(jì)算研究了模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)控振蕩器(NCO)、正交混頻模塊、多級(jí)抽取濾波器等各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方案。其次,在MATLAB/Simulink平臺(tái)上利用System Generator對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體建模仿真,借助ModelSim仿真工具驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性,為處于實(shí)驗(yàn)階段的課題項(xiàng)目提供了FPGA拓展的可能性,大大縮短設(shè)計(jì)周期。最后,基于ASIC(Application Specific Integrated Circuit)方式,完成了高速AD芯片和專用可編程數(shù)字下變頻器的選型及結(jié)構(gòu)性能分析和外圍電路接口設(shè)計(jì),使用Altium Designer軟件設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的電路圖和PCB板,完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì),為后期產(chǎn)品化開發(fā)打下基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P412.2
【圖文】：

圖 1 軟件無線電結(jié)構(gòu)圖其中，數(shù)字信號(hào)處理部分又可細(xì)分為數(shù)字中頻（IF）信號(hào)處理部分和數(shù)字基帶信號(hào)處分。信號(hào)經(jīng)過射頻前端初步降速得到中頻模擬信號(hào)，進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，但此時(shí)數(shù)字信號(hào)依然速率較高，若直接對(duì)其進(jìn)行處理需要進(jìn)行大量運(yùn)算，對(duì)后續(xù) DSP很高難以滿足現(xiàn)實(shí)需求，所以對(duì)軟件無線電中頻信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究具有十分重意義。目前軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)有：射頻天線設(shè)計(jì)、射頻模擬前端設(shè)計(jì)、A/D 轉(zhuǎn)換器研究字上下變頻技術(shù)、基帶信號(hào)處理技術(shù)等。用戶數(shù)量越來越多，人們對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)要求越來，在這樣的背景下，智能天線的提出對(duì)軟件無線電中頻帶利用率、用戶容量及抗干擾性出一定程度的改善，使得軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用較傳統(tǒng)無線電技術(shù)展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)和前景。但是實(shí)際中使用軟件無線電技術(shù)還需要超高速的軟、硬件處理能力，包括系統(tǒng)整件性能、數(shù)據(jù)管理處理能力、各功能模塊協(xié)同工作能力等，由于現(xiàn)代硬件制造技術(shù)還不善，現(xiàn)階段還處于軟件無線電發(fā)展的 SDR 階段[14]，即當(dāng)前接收信號(hào)數(shù)字化是在天線后某

、調(diào)制類型、數(shù)據(jù)傳輸速度及方式等功能利用軟件定義配置和協(xié)調(diào)，盡可能簡化硬并讓模數(shù)轉(zhuǎn)換器盡可能靠近射頻天線，盡早實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)字化，以便供給數(shù)字信號(hào)處塊，產(chǎn)生高兼容性、開放性的標(biāo)準(zhǔn)硬件平臺(tái)[15]。一般的，根據(jù)選取不同的接收信號(hào)，相應(yīng)的軟件無線電構(gòu)成架構(gòu)也有很大差異：基于奈奎斯特低通采樣有射頻低通采線電結(jié)構(gòu)、基于帶通采樣定理有射頻直接帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)和中頻帶通采樣電結(jié)構(gòu)[12]。除此之外，由于理想的軟件無線電結(jié)構(gòu)希望在射頻前端就完成信號(hào)數(shù)字于轉(zhuǎn)換器件的精度、速度、動(dòng)態(tài)范圍有很高的要求，目前的工程應(yīng)用水平還無法克標(biāo)的限制難題，因此，考慮到適應(yīng)當(dāng)前的各類綜合因素，國內(nèi)外研究學(xué)者提出四種的通用基本結(jié)構(gòu)：流水式結(jié)構(gòu)、總線式結(jié)構(gòu)、交換式結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu)。.1 軟件無線電平臺(tái)整體架構(gòu)方案射頻低通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。

電大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文 第二章 高空氣象探測(cè)接收端技術(shù)研究理maxrf，則采樣頻率至少為 8GHz，若放寬過渡帶混疊要求，最低采樣率也max1) 6 f GHz，過渡帶寬隨著 r 值的減少而變窄，采樣率隨之下降，數(shù)字信號(hào)難度降低，有助于系統(tǒng)功能實(shí)施。但是，包括 ADC 和射頻放大器在內(nèi)的多種當(dāng)如此高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速率、高數(shù)據(jù)量、高動(dòng)態(tài)范圍情況下還無法滿足需求，存在較故這種全寬開低通采樣的工作結(jié)構(gòu)不適用于本課題高空氣象探測(cè)接收機(jī)的無線頻直接帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。

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6 莊科e

本文編號(hào)：2800290