基于DSP的直接下变频宽带接收机的设计与实现

摘要

传统无线电接收机对硬件依赖性强，各种通信体制之间不能互通，而且在工作频段上也有较大的限制。基于DSP的直接下变频宽带接收机是以软件无线电思想为核心的新型数字化接收机，它弥补了传统接收机在稳定性、灵活性以及集成度等方面的不足，强调以开放性的最简单硬件结构为通用平台，将宽带模数转换器尽量靠近天线，用软件来实现尽可能多的无线电功能。 本文介绍了软件无线电的研究现状，并分析了数字无线接收机的设计方案。鉴于目前器件水平的限制，很难实现射频信号的数字化，因此采用直接中频数字化的方案进行设计。首先介绍了信号处理技术所涉及到的基本理论，为中频接收处理平台的设计奠定了基础。然后，完成了接收机射频前端电路的设计，这部分主要完成信号从天线进来到中频采样这个过程的调理和变换，包括对信号的放大、混频、滤波等。 重点研究了中频接收处理平台的软、硬件设计。构建了以高速模数转换器AD6640、可编程数字下变频器AD6620和高性能数字信号处理器TMS320VC5416为核心的中频接收处理平台，完成了该平台的电路设计与调试。软件上实现了对AD6620的编程控制，并给出了基于数字信号处理器的高效数据传输和处理流程。最后，采用正交解调算法完成对基带信号的解调。 本文所设计的接收机平台具有较强灵活性和通用性，体现了软件无线电的基本思想，为无线电接收机在数字化方向的改进提供了一个可行的实验平台。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的背景及意义

1.2软件无线电概念与研究现状

1.2.1软件无线电概念

1.2.2国外研究现状

1.2.3国内研究现状

1.3无线数字接收机体系结构

1.3.1射频全带宽低通采样方案

1.3.2零中频方案

1.3.3宽带中频数字化方案

1.4本课题研究内容及章节安排

第2章信号处理技术的基本理论

2.1信号采样理论

2.1.1 Nyquist采样定理

2.1.2带通采样定理

2.2多速率信号处理

2.2.1整数倍抽取

2.2.2抽取的多级实现

2.2.3带通信号的抽取

2.3数字混频正交变换

2.4高效数字滤波器

2.4.1积分梳状滤波器

2.4.2 FIR滤波器

2.5本章小结

第3章接收机射频前端的设计分析

3.1接收机射频前端指标分析

3.1.1接收机灵敏度

3.1.2接收机噪声及噪声系数

3.1.3接收机的动态范围

3.2低噪声放大器的设计

3.3本振信号源设计

3.3.1直接数字频率合成器基本原理

3.3.2基于AD9852本振源的设计

3.4混频电路设计

3.4.1混频器基本原理

3.4.2混频器常用技术指标

3.5中频放大及中频滤波

3.6本章小结

第4章中频接收处理平台的硬件设计

4.1中频采样单元

4.1.1 ADC性能指标

4.1.2 AD6640芯片简介

4.1.3 AD6640外围电路设计

4.2数字下变频单元

4.2.1数字下变频器工作原理

4.2.2 AD6620芯片介绍

4.2.3 AD6620外围电路设计

4.3数字信号处理器

4.3.1 TMS320VC5416的特点和结构

4.3.2 TMS320VC5416硬件复位和看门电路

4.3.3 TMS320VC5416电源电路

4.3.4外部存储器扩展

4.4中频处理平台测试结果

4.5本章小结

第5章中频接收处理平台的软件设计

5.1 AD6620的编程控制

5.1.1 AD6620的寄存器设置

5.1.2 AD6620的初始化操作

5.2 DSP数据传输处理方式

5.2.1 McBSP与DMA结合的数据传输

5.2.2 Ping-Pong缓冲

5.2.3数据传输和处理程序流程

5.3 DSP解调算法

5.3.1解调算法数学模型分析

5.3.2 AM、FM正交解调的Matlab仿真

5.3.3 AM、FM正交解调的编程实现

5.4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