【摘要】：近年來,臺風、暴雨等極端天氣對社會經(jīng)濟的影響重大,氣象問題受到廣泛關注,氣象探測技術的研究顯得尤為重要。高空氣象探測是氣象預報的重要手段之一,而中頻數(shù)字信號接收機是高空氣象探測接收系統(tǒng)的重要組成部分。本文基于軟件無線電思想,對中頻信號處理技術進行了研究,設計了一套針對高空氣象探測數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的中頻數(shù)字接收機,并給出了實際制作的樣機及其性能數(shù)據(jù)。本文首先研究了中頻數(shù)字接收機的系統(tǒng)結構及其模塊化的實現(xiàn)方案,分析研究了相關的中頻信號處理的各項關鍵技術,并通過仿真計算研究了模數(shù)轉換(ADC)、數(shù)控振蕩器(NCO)、正交混頻模塊、多級抽取濾波器等各個模塊的設計方案。其次,在MATLAB/Simulink平臺上利用System Generator對系統(tǒng)進行整體建模仿真,借助ModelSim仿真工具驗證了設計的正確性,為處于實驗階段的課題項目提供了FPGA拓展的可能性,大大縮短設計周期。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構性能分析和外圍電路接口設計,使用Altium Designer軟件設計出各個模塊的電路圖和PCB板,完成了系統(tǒng)硬件電路設計,為后期產(chǎn)品化開發(fā)打下基礎。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P412.2
【圖文】：

圖 1 軟件無線電結構圖其中，數(shù)字信號處理部分又可細分為數(shù)字中頻（IF）信號處理部分和數(shù)字基帶信號處分。信號經(jīng)過射頻前端初步降速得到中頻模擬信號，進入 A/D 轉換模塊轉變?yōu)閿?shù)字信號，但此時數(shù)字信號依然速率較高，若直接對其進行處理需要進行大量運算，對后續(xù) DSP很高難以滿足現(xiàn)實需求，所以對軟件無線電中頻信號處理關鍵技術進行研究具有十分重意義。目前軟件無線電的關鍵技術有：射頻天線設計、射頻模擬前端設計、A/D 轉換器研究字上下變頻技術、基帶信號處理技術等。用戶數(shù)量越來越多，人們對無線網(wǎng)絡要求越來，在這樣的背景下，智能天線的提出對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的應用較傳統(tǒng)無線電技術展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢和前景。但是實際中使用軟件無線電技術還需要超高速的軟、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]，即當前接收信號數(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)轉換器盡可能靠近射頻天線，盡早實現(xiàn)信號數(shù)字化，以便供給數(shù)字信號處塊，產(chǎn)生高兼容性、開放性的標準硬件平臺[15]。一般的，根據(jù)選取不同的接收信號，相應的軟件無線電構成架構也有很大差異：基于奈奎斯特低通采樣有射頻低通采線電結構、基于帶通采樣定理有射頻直接帶通采樣軟件無線電結構和中頻帶通采樣電結構[12]。除此之外，由于理想的軟件無線電結構希望在射頻前端就完成信號數(shù)字于轉換器件的精度、速度、動態(tài)范圍有很高的要求，目前的工程應用水平還無法克標的限制難題，因此，考慮到適應當前的各類綜合因素，國內(nèi)外研究學者提出四種的通用基本結構：流水式結構、總線式結構、交換式結構和網(wǎng)絡式結構。.1 軟件無線電平臺整體架構方案射頻低通采樣軟件無線電結構如圖 2.1 所示。

電大學專業(yè)學位碩士研究生學位論文 第二章 高空氣象探測接收端技術研究理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)字信號難度降低，有助于系統(tǒng)功能實施。但是，包括 ADC 和射頻放大器在內(nèi)的多種當如此高數(shù)據(jù)轉換速率、高數(shù)據(jù)量、高動態(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構不適用于本課題高空氣象探測接收機的無線頻直接帶通采樣軟件無線電結構如圖 2.2 所示。

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6 莊科e

本文編號：2800290