基于软件无线电的中频数字接收机前端的研究与实现

摘要

软件无线电技术是近年来随着现代通信技术，微电子技术以及FPGA芯片的快速发展而发展迅猛的技术。以其灵活方便的设计理念，开放的结构，可编程实现的高可扩展性的特性，赢得了诸多科研和工厂青睐。本文研究的中频数字接收机的前端部分就是在这样的平台上进行设计的。
　　本文根据Xilinx公司的Spartan3E XC3S500E芯片参数为基本设计参考，联合MATLAB和Modelsim进行联合仿真逻辑功能设计。并在Red Hat Enterprise Linux平台上使用Synopsys公司的DC以及Cadence公司的Encounter和icfb进行了布局布线和后期的版图设计。
　　全文从中频数字接收机的基本理论入手，逐步分析了各个模块的理论推导，模块的不同实现方式及其优劣，并给出了具体的Verilog硬件代码实现和各软件的联合仿真结果。各个模块主要有CORDIC算法实现的正交波的产生器，调用IP Core实现的混频器，多倍速处理信号以及低通滤波的CIC滤波器和FIR滤波器。信号的测试使用的是MATLAB产生的信号与噪声的混杂波，测试过程包括单独对模块进行测试和对整个系统模块间的联调。然后对所有模块以及整体模块进行了布局布线和版图设计。从通信系统功能以及集成电路设计方面完整的验证了设计的正确性，制造的可靠性，体现现代通信，数字电路设计以及微电子版图设计各学科的紧密联系。符合了论文的预期要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 论文研究背景

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 本文的主要工作

2 软件无线电接收理论

2．1 软件无线电的基本结构

2．1．1 中频带通采样结构

2．1．2 带通采样定理

2．2 多速率信号处理

2．3 FPGA实现的主要模块

3 中频数字接收机

3．1 数控振荡器与CORDIC算法

3．1．1 查表法

3．1．2 CORDIC算法

3．1．3 CORDIC算法的硬件结构

3．1．4 CORDIC算法的Verilog实现

3．2 CIC滤波器

3．2．1 CIC滤波器基本原理

3．2．2 多级CIC滤波器的Noble变换

3．2．3 CIC滤波器的Verilog实现

3．3 FIR滤波器

3．3．1 FIR滤波器基本原理

3．3．2 FIR滤波器的设计分析

3．3．3 FIR滤波器的Verilog实现

3．4 混频器

3．5 本章总结

4 整体设计的验证与调整

4．1 中频信号的产生和读入

4．2 CORDIC算法产生的正余弦波形

4．3 CIC滤波器的验证

4．4 FIR滤波器的验证

5 数字版图设计

5．1 版图设计流程

5．1．1 使用DC进行逻辑综合

5．1．2 使用Encounter进行布局布线

5．1．3 使用Cadence生成版图

5．2 各模块与整体版图

6 结论

参考文献

附录A

作者简历

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