可调相位多路复合信号发生器的设计与实现

摘要

海上无线电导航系统中导航台站采用地波信号进行导航定位，导航接收机经常会受到天波干扰、远近效应和多普勒频移的影响。为了便于无线电导航系统的研究，要求能够在实验室环境下对传输信道中的主要信号进行模拟。本课题研究的“可调相位多路复合信号发生器”能够实现载波幅值、相位、频率的高精度调节和伪码初值、相位的设定，从而对导航系统中的3路地波和6路天波波形进行模拟。 本文从扩频通信的基础理论入手，介绍了扩频无线电信号发生器的基本模型，通过对海上无线电导航系统中天波和地波性质的研究，分析了发生天波干扰、远近效应和多普勒频移时的信号形式，为给出可调相位多路复合信号发生器的实现方案做准备。信号发生器实现方案的硬件部分主要包括MCU控制电路、载波发生器电路、伪码发生器电路、滤波电路、放大电路、调制电路和功率合成电路几部分，本文对此分别进行了论述。信号发生器软件部分主要包括两部分，一是在CPLD内完成通信接口模块、伪码产生模块及延迟模块的设计，另一部分是用单片机完成对AD9854及CPLD的控制。然后，结合调试经验，给出了电路板设计原则和调试时的常见问题及解决方案。最后，对各种预期波形进行测试。 测试结果证明，该可调相位多路复合信号发生器充分结合硬件、软件的优势，具有频带宽、伪码相位和载波相位可调、功率合成损失小等特点，能够达到预期功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2信号发生器的技术现状

1.3论文主要研究内容

第2章信号发生器系统信号分析

2.1扩频通信系统的信号形式

2.1.1扩频通信理论

2.1.2直接序列扩展频谱系统信号研究

2.2海上无线电导航系统信号分析

2.2.1地波信号研究

2.2.2天波信号研究

2.2.3天地波信号模拟

2.3本章小结

第3章信号发生器系统功能设计与硬件实现

3.1信号发生器系统总体方案与技术指标

3.1.1信号发生器系统总体方案

3.1.2信号发生器系统技术指标

3.2 MCU控制系统电路

3.3载波发生器电路

3.3.1 DDS技术

3.3.2 AD9854功能介绍

3.3.3.AD9854电路设计与实现

3.4伪码发生器电路

3.4.1伪随机码的相关性

3.4.2伪随机码的选取

3.4.3伪随机码的产生原理

3.4.4伪随机码产生载体电路设计

3.5滤波电路

3.6放大电路

3.7 BPSK调制电路

3.7.1 BPSK调制原理

3.7.2 BPSK调制电路设计与实现

3.8功率合成/分配器电路

3.8.1功率合成/分配器的结构与原理

3.8.2功率合成/分配器的特性

3.8.3功率合成/分配器的设计与实现

3.9本章小结

第4章信号发生器系统软件设计与实现

4.1 CPLD/FPGA设计开发环境及流程

4.1.1 Quartus Ⅱ软件设计开发流程

4.1.2 VHDL语言

4.2 CPLD/FPGA内部电路设计与仿真

4.2.1 CPLD/FPGA内部电路综述

4.2.2接口电路模块

4.2.3伪随机码产生模块

4.2.4高速脉冲数字延迟线延迟模块

4.3微控制器开发环境及流程

4.3.1 Keil软件开发流程

4.3.2 Keil软件编程语言

4.4信号发生器功能实现

4.4.1单片机与计算机串口通信子程序

4.4.2信号发生器系统波形产生子程序

4.5本章小结

第5章信号发生器系统调试与测试

5.1信号发生器系统电路板设计与调试

5.1.1电路板设计原则

5.1.2信号发生器系统调试问题与解决方案

5.2信号发生器系统波形测试

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录