基于DSP和FPGA的数字化接收机的研究及应用

摘要

微电子技术与超大规模集成电路以及相应软件技术的高速发展，使得开发一款基于软件无线电技术的数字化接收机成为现实。相对传统的数字基带接收机以及纯硬件的模拟接收机而言，软件化的数字化接收机具有很强的稳定性、可调节的动态范围、很强的抗干扰能力、可以利用编程的方式改变系统的功能等优点，当前它已经广泛应用于我们生活的方方面面并且有着明确的发展目标与良好的发展前景。因此研究设计一款中频数字化接收机对于满足各种军用、民用通讯的需求等都具有深远的意义。
　　中频数字化接收机一般都工作在较高的频率之上，这样不仅对于数字前端有较高的要求，而且还对其后的数字信号处理芯片的处理速度以及处理精度也有很高的要求，本文主要的工作是对中频数字化接收机的数字前端以及数字下变频的关键技术等做了深入的研究。模数转换器是中频软件化的接收机的最关键的部分之一，它的选择是否得当直接决定了该软件化接收机设计的成败，本文以模数转换器考虑各种影响因素建立了仿真模型，并利用该模型对Dither信号对ADC性能指标的影响进行了仿真测试，详细分析ADC的关键的性能指标以及Dither技术对其性能的影响，设计并制作了ADC的测试板卡对ADC进行测试；在中频数字化接收机的另一个关键部分数字下变频模块中研究了三种实现结构，并对它们的镜频抑制能力进行了分析对比，对着数字下变频中各关键模块算法存在的问题及改进进入了深入的研究。最后在系统实现方面，采用DSP Builder开发平台实现了一款软件算法优化及硬件资源节省的通用中频数字化接收机。
　　本数字化接收机的设计理念与算法思想已经用于实际的工程应用之中，并且结合DSP Builder的开发手段有利于复杂算法的实现与缩短开发周期。

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第一章 绪论

1.1 选题依据及课题意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 课题研究内容与创新点

第二章 数字化接收机的基本理论

2.1 采样定理

2.2 多采样率变换理论

2.3 数字下变频基本理论

2.4 本章小结

第三章 ADC的选择与性能分析

3.1 ADC的性能对比及模型建立与分析

3.2 ADC的性能指标

3.3 Dither信号的分类及其在ADC中的应用

3.4 Dither信号对ADC性能指标的影响

3.5 ADC的性能测试与测试结果分析

3.6 本章小结

第四章 数字化接收机关键技术及仿真

4.1 带通采样的分析与仿真

4.2 非均匀采样的分析与仿真及其实现方法

4.3 数字下变频模块的分析与仿真

4.4 坐标变换模块的分析与实现

4.5 本章小结

第五章 数字化接收机的设计与实现

5.1 系统总体设计方案

5.2 高性能模数转换器的硬件电路设计

5.3 DSP Builder开发平台

5.4数字下变频的关键模块的设计与实现

5.5数字化接收机的整体设计实现

5.6本章小结

第六章 总结语

致谢

参考文献

攻读硕期间的研究成果

附录