实时多通道数字侦收系统硬件及其数字前端实现研究

摘要

软件无线电，其基本概念是以硬件作为无线通信的基本平台，把尽可能多的无线及个人通信功能用软件来实现。作为未来通信和无线电技术的发展方向，软件无线电已经成为了世界各国深入研究的热点。 通信侦察接收机要求宽带化、高灵敏度和分辨率、大动态范围和具有适应高密集信号环境，同时处理多个信号，对大量信息实时或准实时处理的能力。采用模拟方法实现的传统接收机，在接收过程中由于模拟器件的限制，极易导致信号的频率和相位等精细信息丢失。而数字接收机则可以有效避免这类问题，它可以保留信号的全部信息，采用数字信号处理器对输入信号进行特征提取，分选和识别。因此，研究具有可靠性较高、灵活性高和抗干扰能力较强的数字接收系统成为了重要的研究主题，在这基础上，工作频段宽，接收适应能力强，截获概率高的数字侦察接收机成为电子战发展的必然要求。 本文即是从软件无线电思想出发，设计实现了基于FPGA的数字中频接收机硬件系统，并在此平台上完成数字下变频，同时结合项目的需求，完善该数字接收机硬件平台的相关接口软件工作。 该数字中频接收机以赛灵思公司最新的Virtex-5 FPGA为核心，其丰富的资源使得软件无线电思想所描述的通过用户加载软件实现定制功能成为可能。板上多达四路高速AD采样及四片数字下变频专用芯片ISL5416的使用，最终使接收机有多达16路数字下变频通道，信号通路灵活多变。ISL5416的使用，大大节约了FPGA资源，使其在信号基带处理部分大有可为。板上设计有32位的PCI接口，轻松实现与上位机实时交互数据。采用PCI长卡电气标准尺寸，各类高精度元器件合理布局，12层PCB布线，确保系统各部分正常工作，共同搭建起功能强大、扩展性强的数字接收机平台。 经验证，最终设计出的硬件系统各部分功能模块正常工作；完成信号的中频采样并数字下变频，技术指标符合预期设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1软件无线电概述

1.2通信侦察接收机发展现状

1.3作者主要工作

第二章 中频数字接收机理论

2.1 A/D转换技术

2.1.1 A/D转换原理

2.1.1 A/D转换性能指标

2.2信号采样理论

2.2.1奈奎斯特采样定理

2.2.2带通采样

2.3下变频技术

2.3.1信号的正交分解

2.3.2数字下变频

第三章系统方案设计

3.1设计目标

3.2系统硬件框图

3.3系统各模块设计

3.3.1 AD采样设计

3.3.2 DDC设计

3.3.3 FPGA设计

3.3.4 PCI设计

3.3.5 SDRAM设计

3.3.6其它设计

3.4整板时钟设计

3.5整板电源设计

第四章 硬件电路设计及调试

4.1原理图设计

4.1.1 FPGA的IO引脚分配

4.1.2器件原理图封装

4.1.3原理图绘制

4.2 PCB设计

4.2.1器件PCB封装

4.2.2布局

4.2.3 PCB分层情况

4.2.4布线

4.3硬件调试

4.4硬件实物图

第五章 数字下变频的实现

5.1中频采样

5.2 ISL5416实现数字下变频

5.2.1微处理器接口

5.2.2数据输入与数据输出

5.2.3数据处理

第六章 系统联调及分析

第七章全文总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的成果