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中频数字化扩频接收机的设计与实现

孙京波  
【摘要】: 传统无线电接收机硬件依赖性强、信号适应能力差,软件无线电技术的出现导致了接收机的革新。软件无线电的设计思想之一是将A/D转换器尽可能靠近天线,即把A/D转换器移到中频甚至射频,把接收到的模拟信号尽早数字化。然而,受器件水平的制约,直接对射频信号采样处理还有一定难度,目前普遍采用了中频数字化方案。 本文主要研究了中频数字化扩频接收机的设计与仿真验证。先介绍了扩频通信以及软件无线电的相关理论,然后根据系统的特点提出了接收机的设计方案,对接收机的关键技术数字下变频、匹配滤波器以及频偏校正三部分重点做了研究。首先介绍了采样率的选择、NCO的结构以及FIR滤波器的设计。其次由于系统独特的数据格式及扩频方式,设计了同步信息检测电路,并对接收的扩频信息进行解扩。最后解决了载波频偏校正的问题,给出了载波的开环和闭环同步的几种方法,在此基础上详细的研究了基于FFT的频偏校正算法。它通过对相关结果在频域上的分析,不但改善了扩频码的捕获,同时对频偏作出了校正。这种方法既克服了科斯塔斯环同步时间长的缺点,又克服了开环载波恢复方法结构复杂的缺点,适合本系统为突发通信的情况。 文中先给出了系统各部分的MATLAB/SIMULINK仿真,包括各部分功能的仿真以及算法的性能分析的仿真。这些仿真结果验证了系统方案的正确性。最后进行了系统的FPGA平台的设计,包括芯片的选型,各主要电路的设计,最终实现了接收机的功能。


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