本文關(guān)鍵詞：基于GNU Radio的復(fù)雜信號源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：軟件定義無線電(Software Defined Radio)本質(zhì)上就是用軟件去處理數(shù)字化以后的射頻信號,這樣就將很多硬件問題轉(zhuǎn)化為軟件問題,具有很強(qiáng)的靈活性。傳統(tǒng)的無線電信號產(chǎn)生及處理,基本上由硬件設(shè)備完成,軟件定義無線電則將硬件完成的功能用軟件去實(shí)現(xiàn),在確定的硬件平臺上,通過修改或增加軟件功能,即可修改或增加系統(tǒng)功能。這樣,既減少了硬件改造成本和硬件的復(fù)雜性,降低了系統(tǒng)開發(fā)難度,又增加了系統(tǒng)的靈活性�；谶@種思想,本文提出了一種基于GNU Radio的復(fù)雜信號源設(shè)計(jì)方案。隨著芯片技術(shù)的發(fā)展及移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來,ARM處理器特別是多核心的ARM處理器得到了大規(guī)模的應(yīng)用,并有逐漸取代x86處理器的趨勢,本文創(chuàng)造性的采用基于ARM架構(gòu)的樹莓派單板計(jì)算機(jī)為上位機(jī)處理平臺,并在其上運(yùn)行GNU Radio開源軟件無線電開發(fā)套件作為各種復(fù)雜調(diào)制信號的基帶處理部分。樹莓派單板計(jì)算機(jī)與本文所設(shè)計(jì)的核心信號產(chǎn)生單元通過SPI接口和GPIO通信,傳輸原始的基帶IQ數(shù)據(jù)和控制命令。核心信號產(chǎn)生單元由FPGA加高速TxDAC組成,核心信號產(chǎn)生單元接收來自上位機(jī)的基帶IQ數(shù)據(jù),并在FPGA中做內(nèi)插處理,然后將高速率IQ兩路正交零頻信號調(diào)制到數(shù)字中頻并送入高速TxDAC,輸出各種調(diào)制信號。最后,將核心信號產(chǎn)生單元輸出的中頻信號送入模擬上變頻器,混頻至特定頻率再經(jīng)放大,通過天線發(fā)射出去。文本首先介紹了復(fù)雜信號源在電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)中的意義和作用。其次介紹了核心信號產(chǎn)生單元和印制電路板的設(shè)計(jì)。然后,介紹了核心信號產(chǎn)生單元數(shù)字上變頻部分算法的設(shè)計(jì)。最后,將設(shè)計(jì)好的核心信號產(chǎn)生單元連接到樹莓派單板計(jì)算機(jī),并在其上利用GNU Radio開源軟件無線電開發(fā)工具集,對編寫的各種調(diào)制信號產(chǎn)生功能模塊進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。本文所設(shè)計(jì)的復(fù)雜信號源可輸出多種調(diào)制信號,輸出頻率范圍為20MHz~3000MHz。本文最后對系統(tǒng)進(jìn)行了測試,結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的核心信號產(chǎn)生單元可以正常工作。
【關(guān)鍵詞】：軟件無線電 GNU Radio FPGA 高速DAC 單板計(jì)算機(jī)
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 課題的研究背景、內(nèi)容和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文主要貢獻(xiàn)和章節(jié)安排11-13
• 2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)13-30
• 2.1 系統(tǒng)理論分析13-22
• 2.1.1 軟件無線電發(fā)射機(jī)體系結(jié)構(gòu)13-18
• 2.1.2 數(shù)字上變頻技術(shù)原理介紹18-19
• 2.1.3 GNU Radio原理介紹19-22
• 2.2 系統(tǒng)需求分析22-25
• 2.2.1 靈活產(chǎn)生調(diào)制信號22-23
• 2.2.2 靈活設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)23
• 2.2.3 系統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)23-24
• 2.2.4 輸出信號帶寬24-25
• 2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)25-30
• 2.3.1 核心信號產(chǎn)生單元26-27
• 2.3.2 基帶信號處理單元27-28
• 2.3.3 射頻信號處理單元28-30
• 3 核心信號產(chǎn)生單元總體設(shè)計(jì)30-43
• 3.1 硬件設(shè)計(jì)30-35
• 3.1.1 硬件平臺概述30-33
• 3.1.2 核心信號產(chǎn)生單元總體設(shè)計(jì)33
• 3.1.3 電源部分設(shè)計(jì)33-34
• 3.1.4 FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)34
• 3.1.5 高速TxDAC設(shè)計(jì)34-35
• 3.1.6 系統(tǒng)時鐘設(shè)計(jì)35
• 3.2 數(shù)字中頻部分設(shè)計(jì)35-41
• 3.2.1 FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻的優(yōu)勢35-36
• 3.2.2 數(shù)字正交上變頻實(shí)現(xiàn)方法36-37
• 3.2.3 數(shù)字正交上變頻主要算法設(shè)計(jì)37-39
• 3.2.4 數(shù)字正交上變頻總體設(shè)計(jì)39-41
• 3.3 高速TxDAC設(shè)計(jì)的信號完整性分析和電路板設(shè)計(jì)中的EMI問題41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)43-51
• 4.1 開發(fā)平臺選擇43-45
• 4.2 在樹莓派計(jì)算機(jī)上安裝GNU Radio45-47
• 4.3 為GNU Radio添加設(shè)備模塊47-50
• 4.4 本章小節(jié)50-51
• 5 系統(tǒng)測試與分析51-54
• 5.1 測試環(huán)境51
• 5.2 系統(tǒng)測試51-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 致謝55-56
• 參考 文獻(xiàn)56-58
• 附錄A 核心信號產(chǎn)生單元整機(jī)58-59
• 附錄B CIC濾波器部分代碼59-62
• 附錄C CORDIC算法部分代碼62-65
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果65

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本文編號：1114232