基于SAWDDL匹配压缩的Chirp超宽带通信系统设计与实现

摘要

超宽带(Ultra-Wideband,UWB)无线通信技术是近年来无线通信领域兴起的研究热点。与传统的超宽带技术相比,基于 Chirp扩频(Chirp Spread Spectrum,CSS)的 Chirp超宽带技术除了具有传统超宽带优势外,还具有低功耗、低物理复杂度、强抗多径干扰能力和抗多普勒频偏能力等优点,于2007年成为 IEEE802.15.4a物理层标准之一,备受学术界和产业界的关注,在短距离无线通信如无线个人局域网、无线传感器网络中具有广泛的应用前景。
　　本文研究了一种基于 Chirp超宽带技术的无线通信系统,简单介绍 Chirp超宽带发射机的实现原理,重点阐述基于声表面波色散延迟线(Surface Acoustic Wave Dispersive Delay Line,SAWDDL)匹配滤波接收机的设计与实现。文章主要内容如下:
　　首先,介绍了 Chirp超宽带技术的基本原理,包括 Chirp扩频、Chirp信号时域特性与频域特性、以及 Chirp信号匹配压缩技术,其中,重点分析了窗函数加权技术,仿真说明该技术可以抑制匹配滤波器输出波形的旁瓣大小,加权后系统的性能得到了明显改善;其次,利用 Matlab/Simulink工具对发射机和接收机方案进行建模和仿真,仿真结果验证了方案的可行性,为硬件电路的设计提供理论参考;接着,详细介绍了该系统的硬件实现过程,主要包括发射机的锯齿波映射模块和压控振荡器模块;以及接收机的 SAW色散延迟线模块、包络检波模块、整形模块和基带数字处理模块,其中 SAW色散延迟线模块是接收机的核心技术,它对 Chirp信号起到匹配压缩的作用;最后,通过实验测试进一步验证了方案的可行性,该方案具有抗干扰能力强、数据解调可靠、成本低和功耗低等优点,为 Chirp超宽带技术在通信中的应用提供有力的参考。

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第一章 绪论

§1.1 研究背景

§1.2 超宽带的基本概念

§1.3 Chirp 超宽带技术的发展与应用

§1.4 Chirp 超宽带的国内外研究现状

§1.5 课题来源与论文的结构安排

第二章 Chirp 超宽带的基本原理

§2.1 扩频技术简述

§2.2 Chirp 信号及其脉冲压缩特性

§2.3 Chirp 超宽带的优势

§2.4 本章小结

第三章 基于 BOK 的 Chirp 超宽带通信系统仿真

§3.1 技术指标

§3.2 匹配滤波器加权技术

§3.3 基于 BOK 调制的 Chirp 超宽带发射机仿真

§3.4 基于 SAWDDL 匹配滤波的 Chirp 超宽带接收机仿真

§3.5 本章小结

第四章 基于 BOK 的 Chirp 超宽带通信系统的硬件实现

§4.1 Chirp 超宽带发射机电路的设计与实现

§4.2 Chirp 超宽带接收机电路的设计与实现

§4.3 电路板制作及抗干扰处理

§4.4 本章小结

第五章 系统调试与测试

§5.1 发射机系统测试

§5.2 接收机系统测试

§5.3 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果

附 录