基于锁相环解调的Chirp超宽带(Chirp-UWB)接收机的研究与实现

摘要

超宽带(UWB, Ultra-Wideband)技术是目前无线通信领域中较为先进的技术之一,由于其具有高容量、低发射功率、抗干扰能力强和低成本等优点,故其在通信、雷达和无线定位等领域具有广阔的应用前景。Chirp信号是一种扩频信号,也称线性调频信号,其瞬时频率随时间线性变化,占据一定的带宽。基于Chirp扩频(CSS)技术的超宽带(Chirp-UWB)结合了CSS技术和UWB技术的优势。Chirp-UWB利用 Chirp扩频技术来实现信号频谱扩展,并且 Chirp-UWB信号对频偏不敏感,使得Chirp-UWB系统具有同步简单、功耗低、传输速率高、抗干扰能力强和多径分辨率高等优点在。因此,Chirp-UWB技术在无线个人局域网(WPAN)具有广阔的应用前景。
　　本文首先阐述了 Chirp超宽带信号的定义及其特性等,并分别从时域和频域两个方面对Chirp超宽带信号做了详细说明。其次,重点研究了Chirp超宽带通信系统的实现方式,包括调制和解调方式。根据项目要求,提出了Chirp超宽带通信系统的实现方案,重点介绍了接收机的实现原理,并提出了一种基于锁相环解调Chirp信号的接收机方案。通过在MATLAB软件中仿真建模所提出的方案,仿真验证了该方案的可行性,并得到Chirp超宽带通信系统各个模块的参数,为接收机电路的设计提供理论参考。最后,根据仿真的结果,设计了接收机的硬件电路,电路设计过程中充分运用了各种仿真软件,使得电路的设计更为合理。通过硬件电路的测试验证了所设计电路的合理性和可行性,试验表明,该接收机方案是可行的。试验同时表明,采用Chirp技术的超宽带通信系统具有电路实现成本低、电路结构简单、发射功率低、传输速率高和抗干扰能力强等优点。通过电路设计和试验,为Chirp超宽带技术在通信中领域中的应用提供了有益参考。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

§1.1 研究背景

§1.2 Chirp超宽带（Chirp-UWB）介绍

§1.3 Chirp-UWB国内外研究现状

§1.4 课题来源及主要内容

§1.5 论文的组织构架

第二章 Chirp-UWB信号及其特性

§2.1 Chirp-UWB信号定义及其特性

§2.2 Chirp-UWB系统特性

§2.3 本章小结

第三章 基于锁相环解调技术的Chirp-UWB接收机研究及仿真

§3.1 引言

§3.2 接收机系统框图

§3.3 锁相环解调基本原理

§3.4 基于锁相环解调系统建模

§3.5 本章小结

第四章 接收机硬件设计与实现

§4.1 系统硬件框图

§4.2 锁相环设计

§4.3 检波器设计

§4.4 判决比较器设计

§4.5 反向放大电路设计

§4.6 电源设计

§4.7 其他电路设计

§4.8 电磁兼容设计

§4.9 本章小结

第五章 系统调试及测试结果

§5.1 测试系统搭建

§5.2 锁相环的调试

§5.3 系统测试结果

§5.4 系统测试总结

§5.5 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的主要研究成果

附录附录一 接收机整体原理图

附录二 接收机整体PCB图

附录三 接收机实物图