C波段矢量信号发生器的设计

摘要

矢量信号因高信号传输速率和高信道利用率的特点在现代通信中得到了广泛的应用，矢量信号发生器能满足用户研究矢量信号、现代通信技术和信道的需求。研究C波段矢量信号发生器在地面微波通信、卫星通信、数字电视和医疗领域具有重要意义。传统的矢量信号发生器价格高昂、可扩展性差且实现难度大。本文设计的C波段矢量信号发生器，成本低、可扩展性强且易实现。论文的主要工作如下:
　　首先，分析了现代矢量信号发生器的国内外发展状态，明确了本文工作的主要方向。对矢量信号的原理和产生方法进行了比较，指出了发射机的几种结构的特点。
　　其次，在分析比较了矢量信号发生器三种方案的基础上，给出了成本低、可扩展性强且易实现的实现方案。矢量信号发生器分为上位机软件、数字模块和射频模块。上位机软件采用MATLAB与LabVIEW混合编程产生基带信号、星座映射和成型滤波;数字模块采用正交数字上变频器进行基带信号插值和调制;射频模块采用超外差结构将中频信号上变频到C波段。上位机与数字模块通过高速数字板卡通信，数字模块与射频模块通过同轴电缆传输信号。
　　在MATLAB中进行系统建模并仿真，验证了系统设计的正确性。
　　最后，制作矢量信号发生器实物，完成了对各模块和整个系统的测试，对测试结果进行了分析。测试结果表明，矢量信号发生器输出信号的载波频率为8.0125 GHz，最高传输速率为6.5M Symbol/s，各项指标完全达到预期。
　　论文实现了C波段矢量信号发生器的设计，具有低成本、易实现、可扩展性强的特点，可作为20MHz-300MHz矢量信号源，也可用于8GHz通信系统和信道的研究，推动了矢量信号发生器的应用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究内容与指标

1．4 论文的组织结构

第二章 矢量信号与发射机原理

2．1 矢量信号调制原理

2．1．1 二进制振幅键控

2．1．2 二进制频移键控

2．1．3 二进制相移键控

2．1．4 二进制差分相移键控

2．1．5 最小频移键控

2．1．6 多进制振幅键控

2．1．7 多进制相移键控

2．1．8 OQPSK和π／4-QPSK

2．1．9 QDPSK和π／4-QDPSK

2．1．10 正交振幅调制

2．2 码间串扰与码元成型

2．2．1 奈奎斯特第一准则

2．2．2 发送成型滤波器

2．3 无线发射机

2．3．1 直接上变频发射机

2．3．2 超外差发射机

2．3．3 直接数字调制

2．4 章节小结

第三章 C波段矢量信号发生器的软硬件设计与实现

3．1 方案选择

3．1．1 方案一

3．1．2 方案二

3．1．3 方案三

3．1．4 总体方案设计

3．2 基带信号的产生与上位机软件的设计

3．2．1 LabVIEW与MATLAB混合编程

3．2．2 码元信号的产生

3．2．3 串并转换与星座映射

3．2．4 成型滤波器的设计

3．2．5 成型滤波器的时延处理

3．2．6 NI 6537B高速数字板卡

3．3 基带信号的调制与数字模块的设计

3．3．1 基带信号的调制方案设计

3．3．2 基带信号的多速率处理

3．3．3 电路设计

3．4 射频发射方案与射频模块的设计

3．4．1 射频发射的方案设计

3．4．2 频率规划

3．4．3 滤波与功率调整电路

3．4．4 屏蔽结构的设计

3．5 章节小结

第四章 C波段矢量信号发生器的仿真

4．1 插值的仿真

4．1．1 半带插值滤波器

4．1．2 CIC插值滤波器

4．2 产生矢量信号的仿真

4．2．1 QPSK信号的仿真

4．2．2 16QAM信号的仿真

4．3 章节小结

第五章 C波段矢量信号发生器的测试

5．1 测试仪器和测试方案

5．2 系统测试

5．2．1 单音信号测试

5．2．2 QPSK信号测试

5．2．3 16QAM信号测试

5．3 章节小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果