双通道数字接收机及其FPGA实现

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在现代通信以及雷达领域,数字接收机起到了至关重要的作用。其利用了软件无线电的思想,将模拟接收机中的各部分尽可能地使用数字来实现,可以很大程度上减小模拟电路的非线性、多通道幅相不均衡等因素对接收机性能产生的影响。而且数字接收机在射频系统中尽可能地将A/D器件靠近天线的特点可使接收机模块化、统一化。所以对于数字接收机,其能处理的模拟信号中心频率以及带宽是其最重要的指标。  本文针对如何尽可能提高数字接收机能接收的模拟信号中心频率以及尽可能增加其能处理的模拟信号带宽的问题,利用并行交替采样技术、数字下变频技术以及信道化技术,设计了一种基于双通道的并行交替采样多相滤波数字接收机结构,并设计了基于FPGA的原理验证样机。利用两片采样率为100Msps的A/D转换器组成双通道,实现了对400 MHz~500 MHz频率范围的射频信号的接收以及下变频。主要工作有:  1.从设计任务出发,分析了多种常见的接收机结构,并设计出了一种基于双通道并行交替采样技术的高效数字接收机结构。  2.根据设计的双通道数字接收机结构,从信号采样前、采样后、下变频后、信道化后的频域角度分析,进行了并行交替采样、基于多相滤波的数字下变频以及信道化等部分的参数设计,选择了合理的采样率和下变频抽取系数,计算出了信道化原型滤波器的参数。  3.根据设计的系统结构及参数,设计并制作了基于FPGA平台的原理样机。首先,从 A/D的有效位数、量化信噪比等重要指标的角度,分析了输入信号以及采样时钟对 A/D性能的影响,并设计了合理的模拟信号调理电路以及高精度低相噪的时钟电路。然后根据对实现系统结构需占用的 FPGA硬件资源的估算,以及性价比等方面,选择了合理的FPGA器件。最后,根据FPGA硬件平台的功耗需求,设计了合理的电源电路。  4.利用基于FPGA平台的原理样机验证了设计的并行交替采样的数字接收机结构。首先,验证了FPGA平台各部分的性能,如A/D的有效位数。然后,设计了实验方案,验证了数字接收机的整体性能。
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