辐射计射频干扰数字化检测系统研究

摘要

微波辐射计在众多领域有着广泛的运用，但大量无线电设备使用带来的射频干扰(RFI)严重影响了微波辐射计的测量精度。针对微波辐射计日益严重的射频干扰，本文以辐射计的数字化射频干扰检测系统作为研究对象，详细阐述了射频干扰的检测算法与检测平台的实现方法。
　　 首先，本文对峰度检测算法基本原理进行了介绍，实现了峰度检测算法建模，分析该算法的虚警率与检测概率，阐述了该算法在占空比不同条件下对射频干扰信号的识别情况。另外本文还分析了六阶矩对峰度检测性能的改善，简要介绍了能量检测算法与Shapiro-Wilk算法，并综合比较了各算法性能。
　　 其次，本文设计了辐射计数字化射频干扰检测系统，主要包括模拟带通滤波器、AD转换、数字信号处理、SDRAM控制数据读写以及USB接口转换等子模块设计。本文用硬件描述语言实现了峰度检测算法，更给出一种简化的峰度检测算法以节省系统资源。此外，本文分析了非理想数字采样因素对峰度检测算法的影响。
　　 最后，论文给出了一种基于信道化结构的辐射计射频干扰检测方法，提高了射频干扰的检测灵敏度。在介绍信道化接收理论的基础上，论文实现了高效信道化接收结构的建模，对高效信道化结构进行了Matlab仿真，仿真结果表明该结构用于辐射计射频干扰检测能够取得良好效果。同时论文用硬件描述语言实现了基于信道化结构的辐射计射频干扰检测方法。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．2 国内外研究历史与现状

1．3 本文的主要工作

2 辐射计射频干扰检测原理

2．1 辐射计概述

2．1．1 辐射计的工作原理

2．1．2 全功率辐射计

2．1．3 比较型辐射计

2．2 基本数学概念

2．2．1 概率密度函数

2．2．2 随机变量统计特性

2．3 峰度检测算法

3．1．1 峰度检测算法数学建模

2．3．2 峰度检测与虚警率

2．4 其他射频干扰检测算法及其性能比较

2．4．1 六阶矩在峰度检测中的运用

2．4．2 能量检测算法

2．4．3 Shapiro-Wilk算法

2．4．4 各算法性能比较

2．5 本章小节

3．辐射计数字化射频干扰检测系统设计与峰度检测算法实现

3．1 数字化射频干扰检测系统设计方案

3．2 模拟带通滤波电路

3．3 电源模块的设计

3．4 模数转换电路设计

3．5 FPGA与存储模块电路

3．6 USB接口转换电路

3．7 峰度检测算法的硬件描述语言实现

3．8 峰度检测的简化算法

3．8．1 简化算法的依据及实现方法

3．8．2 简化后的检测特性

3．9 数字化处理对峰度检测的影响

3．9．1 信号量化的影响

3．9．2 信号饱和的影响

3．10 本章小节

4 基于信道化结构的辐射计射频干扰检测系统

4．1 信道化接收结构的理论基础

4．1．1 软件无线电的基本概念

4．1．2 低通、带通采样技术

4．1．3 信号的抽取

4．1．4 信号的内插

4．1．5 多相滤波理

4．2 信道化接收结构的建模

4．2．1 信道化的基本概念

4．2．2 信道化结构的模型

4．2．3 高效信道化结构的模型

4．3 基于信道化结构的辐射计RFI检测仿真

4．4 基于信道化结构的辐射计RFI检测的硬件描述语言实现

4．5 本章小节

5．结束语

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

附件 电路原理图