一种用于超高频RFID读写器的载波泄漏抑制改进算法

在超高频RFID系统中,评价系统性能的两个关键指标是最大读写距离和识别率。当读写器采用基于单天线的环形器或耦合器隔离方案,由于接收信号和发送信号同频率,发射通路的载波信号会泄漏到接收通路,降低接收机的灵敏度,从而大大降低读写器的性能,严重影响RFID系统的应用。为了解决环形器或耦合器隔离度不高导致的载波信号泄漏问题,常用解决方法是在读写器中增加一个载波泄漏抑制模块,提高收发通路之间的隔离度。本文在原有梯度搜索范围上进行了优化,将IQ复平面的相位多等份分割,以此构造不同相位试探信号快速定位抑制信号相位搜索范围,提供了一种高效载波泄漏抑制信号的产生方式;并且通过与其他常用的载波抑制方法的对比分析,证明了改进算法的高效性。     

用于超高频射频识别读写器Mixer-First接收机的新型直流分量消除技术

由于收发隔离度有限,超高频射频识别读写器的接收机面临着发射机载波泄漏的问题,基于MixerFirst结构的接收机,提出了一种新型的直流分量消除技术.在无源混频器的中频输出端设计一个由电感、电容等器件组成的带通滤波器,滤除泄漏载波经过下变频产生的直流分量.同时相比于传统的交流耦合方式,该技术可以缩短直流分量的稳定时间.仿真结果表明,当标签返回信号数据率为400kb/s时,该结构的带通滤波器的直流衰减约为-50dB,同时直流分量的稳定时间约为6μs,只有传统交流耦合方式的一半左右.该技术可以扩展接收机的动态范围.     

16QAM差分调制技术及DSP实现

在QAM接收机中多采用相干解调,这需要接收端提供一个与发射端同频同相的相干载波,但是完全同频同相载波信号的产生是有一定难度的。针对此,笔者详细介绍了16QAM差分调制解调的原理,并通过接收端解码电路相应的运算规则消除了频偏和相偏的影响,免除了复杂的载波和相位同步,降低了QAM接收机的复杂度。在DSP实现中,采用了取整映射法,把浮点运算转化为定点运算,减少了计算量。     

全数字接收机的载波同步算法──相位处理载波恢复法

针对全数字接收机，即数字信号传输同步接收机的数字化实现，本文提出了一种载波同步新算法——相位处理载波恢复法。它直接对接收信号的相角进行处理，以完成载波频率的快速捕获和载波相位的跟踪。理论分析和计算机模拟表明，这种算法简单而有效，运算量非常小，便于用ＤＳＰ甚至单片微机来实现，适用性强。     

基于幅相检测与移频相消融合的载波泄漏抑制技术

针对单天线小型无线电收发信机载波泄漏问题,提出了一种基于幅相检测与移频相消融合的载波泄漏抑制方法.该方法采用微带电路自适应闭环载波泄漏幅相检测技术和直流频偏移频相消技术相融合,对单天线无线电收发信机载波泄漏和直流频偏进行抑制.无线电收发信机发射中心频率为4.3 GHz时,ADS软件仿真与样机测试结果表明,载波泄漏抑制后输出波形无明显失真,消除了载波泄漏直流频偏分量,接收机输出功率为-79 dBm,载波泄漏对消比可达56,降低了载波泄漏对单天线收发信机影响,提高了接收机的灵敏度和检测概率.      

基于apFFT的罗兰-C信号相位编码识别

针对现有罗兰-C接收机普遍采用锁相环硬件电路跟踪相位的情况,提出了利用全相位谱分析(apFFT)的罗兰-C信号相位编码软件识别方法,分析了罗兰-C载波信号初相位的apFFT识别原理,基于apFFT方法用Matlab对罗兰-C接收信号在噪声和载波干扰等情况下的初相位识别进行了仿真.结果表明,apFFT方法既能像FFT一样分析出干扰频率成分,又能识别出各频率成分的初相位,尤其信干比在-20 dB情况下仍可准确地识别出罗兰-C载波信号初相位,为增强型罗兰接收机的设计提供了一种新的相位编码识别方法.     

高动态场景下GNSS信号自适应载波跟踪算法

相对于城市应用场景,在高速飞行器上搭载的GNSS导航接收机需要承受更大的载波频率动态范围,且测量实时性要求较高,对载波环路的高精度跟踪提出了更高挑战.为此,本文提出了一种自适应载波跟踪算法,在载波跟踪环路中引入模糊控制器,随载波的频率变化自适应调整环路参数,在保证动态适应性的同时提高了测速精度.所提算法利用载波跟踪环路测量值计算模糊控制器的输入变量,采用单输入单输出的Takagi-Sugeno模糊控制模型,实时计算环路滤波器调节系数,具有结构简单且易于实现的特点.本文分别在固定多普勒频率、线性多普勒频率和正弦多普勒频率的场景下进行了分析和仿真.结果表明,所提算法能够在飞行器和接收机间径向运动速度范围±10 km/s,加速度范围±30g,输入载噪比40 dB Hz的条件下,以1 kHz的频率输出径向速度测量值,且测量误差小于3 m/s(1σ).     

基于FPGA的数字式GPS接收机载波环设计与实现

同步系统工作的好坏,在很大程度上决定了通信系统的质量。GPS接收机将天线接收到的卫星信号经射频前端处理后变成了数字中频信号,接收机对GPS卫星的信号处理过程,可依次分为捕获、跟踪、位同步和帧同步4个阶段。针对GPS信号的BPSK调制和强度微弱等特点,模拟GPS接收机基带数字信号处理过程,首先介绍了科斯塔斯(Costas)接收机的工作原理,分析研究了基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)的软件无线电载波同步技术的实现方法,并采用Costas环实现了载波同步,性能测试验证了设计的正确性和可行性。     

利用北斗单星三频载波数据估算码偏差的方法

卫星导航系统码间硬件延迟偏差是电离层解算的主要误差来源,在高精度定位时,码偏差需要加以计算和消除.本文提出了通过北斗单星三频无电离层组合、线性回归假设及载波硬件延迟模型进行估算北斗接收机载波相位码偏差的方法,直接计算接收机的码偏差.通过采用实测的北斗单星三频载波数据,验证了该方法对于码偏差大于1μs时是有效性的.此方法提高了北斗二代测试期间数据质量分析水平,增强了北斗接收机软硬件的开发测试能力.     

用于接收脉冲射频调相信号的锁相接收机

基于对某航天器用救援示位标的测试需要,针对示位标低码速率调相、调幅双重调制射频信号的特点,介绍了一个接收脉冲射频调相信号的接收机.接收机实现了下变频、脉冲射频载波恢复和基带信号解调.研制成功的锁相接收机已经应用于某航天器示位标的测试,得到了满意的结果.     

零中频接收机的直流偏移消除和自动增益校准

为了精确消除零中频接收机中的直流偏移并快速响应射频接收机增益调整时引入的输入直流偏移变化,提出了一种混合型直流偏移消除电路.该电路结合了模拟型和数字型直流偏移消除技术的优势,在降低输出直流偏移的同时缩短了响应时间.模拟型直流偏移消除电路用于实时地自动消除各级输入的直流偏移,数字型直流偏移消除电路通过自动校准进一步减小接收机的最终输出直流偏移.同时提出了一种接收机增益自动校准电路,能够自动校准零中频接收机I/Q通路的增益失配.采用65 nm CMOS工艺实现了集成直流偏移消除的可编程增益放大器和增益自动校准电路.芯片测试结果表明,放大器最大输出直流偏移为2 mV,增益调整具有严格单调性,自动校准后的输出I/Q增益失配小于0.1 dB.该电路具有响应快、仅需开机自动校准和无需数字基带电路参与等优点,完全满足IEEE 802.11ax-2021等宽带通信接收机的系统要求.     

功率增强下的卫星导航星间信号辅助能力分析

设计基于卫星间信号辅助的接收机实现结构,在此基础上通过理论推导与数值计算分析加入卫星间信号辅助量后的载波相位跟踪门限。研究结果表明:加入卫星间信号辅助量后,可基本消除载波跟踪环路中由接收机运动引入的动态,从而极大地提高环路的动态适应性。在冲击动态为1~50g/s,辅助卫星的GDOP值高达50的恶劣情况下,增加卫星间辅助量后,被辅助卫星的载波相位跟踪门限为23~25 dB,相对于无辅助情况下降低7~13 dB,显然卫星间信号辅助能力较为可观,且对辅助卫星的GDOP值要求不高。因此,选择功率增强卫星时只需要保证相关区域在全时段可以观测到4颗以上功率增强卫星即可,此时可以近似达到与全星座功率增强一样的性能。     

基于分集接收技术的可见光接收机前端电路

为了减弱噪声对可见光通信质量的影响,提高可见光通信系统的抗干扰性,基于台积电180 nmCMOS工艺,提出了一种抗噪能力较强的可见光接收机前端电路.电路主要包括跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除网络和输出缓冲级.输入端对信号进行两路接收,通过印制电路板绘制把外部两个光电二极管相连,对接收到的光电流信号进行等增益合并,合并信号作为输入信号提供给光接收机模拟放大电路,这种设计实现了分集接收技术,提高了光通信系统的信噪比.跨阻放大器采用调节型共源共栅结构,共源结构作为反馈环路,降低芯片的输入阻抗,共漏结构提高了跨阻放大器的带负载能力.限幅放大器采用改进CherryHooper型限幅放大器结构,引入反馈电阻降低级间等效电阻,扩展有效带宽,并通过增加负载电阻为支路提供偏置电流,有效提高了电路的输出范围.测试结果表明,在电源电压为1.8 V、光电探测器等效电容为5 pF时,光接收机的跨阻增益为88 dBΩ,-3 dB带宽为510 MHz,在误码率小于3.8×10-3的条件下实现了600 Mb/s的数据传输.芯片功耗为43.62 m W,整体面积为624μm×823μm,当误码率为10-9时,基于分集接收的光接收机的灵敏度为-11.5 dBm.对比实验表明,分集接收技术降低了可见光通信的误码率,提高了通信质量,因此基于分集接收技术的光接收机有望应用于室内可见光通信系统领域.     

MC-CDMA系统载波同步性能分析与仿真

将载波同步误差综合到端到端的系统传递函数中，得到一个等效时变滤波器，进而分析载波同步误差对MC—CDMA系统性能的影响，给出了系统接收信噪比和误码率公式，并对载频偏移、载波相位抖动、时钟频率偏差及定时抖动对系统信噪比下降和比特误码率的影响做了全面、细致的分析与仿真。仿真结果验证了理论分析得出的结论，即MC—CDMA系统对载波同步误差非常敏感。在载波频率偏移或时钟频率偏移作用下，系统性能呈迅速下降趋势，并且严重依赖于载波数量。     

卫星导航接收机中载波和码NCO的研究与实现

载波和码数控振荡器（NCO）是卫星导航接收机中的重要组成部分.论述了卫星导航接收机中载波和码NCO的组成、工作原理和作用,根据工程实现的要求确定了基本参数和基本结构,NCO相位累加器的位数N为32,利用verilog HDL语言在Quartus II 9.1中具体实现了载波和码NCO的设计,利用ModelSim6.3g完成了载波和码NCO的仿真,并在现场可编程逻辑器件（FPGA）中进行了下载实现.设计的载波和码NCO已应用于某具体接收机中,通过仿真和接收机测试,验证了设计的载波和码NCO性能满足卫星导航接收机的要求.     

载有方位信息的时空调制信号载波提取与相干解调

为解决通信的同时测定信号方位及通信与定位综合问题，提出了一种载有方位信息的数字时空调制技术，其调制信号是一个随接收机方位角变化而变化的非正交信号空间．设计了信号的调制和编码方案，研究了数字调制信号的载波提取和相干接收问题，给出了高斯信道下相干接收的误比特率和测向精度仿真结果．     

一种实时双频电离层修正方法

电离层延迟是影响GPS绝对定位的重要因素。比较常用的电离层延迟修正方法有模型方法和双频方法。模型方法和使用双频码伪距的方法精度有限。使用双频载波相位进行电离层延迟计算需要求解整周模糊度,计算复杂。本文提出了一种同时使用GPS双频码和载波观测量进行电离层误差修正的方法。使用卫星信号模拟器生成信号并用接收机实时接收,用此方法计算出电离层延迟值,并与真值进行比较,计算误差为厘米级。最后,接收真实卫星信号并计算了真实电离层延迟,并与使用Klobuchar模型方法计算出的电离层延迟进行了比较。     

雷达自动增益控制电路硬件设计与实现

雷达自动增益控制电路的主要作用是对接收到的回波信号进行增益控制,当回波信号弱时,接收机工作于高增益状态;当回波信号强时,接收机工作于低增益状态。本文介绍了一种基于FPGA的闭环AGC电路的软硬件设计,该电路一方面作为雷达接收机跟中心机通信的一个接口,负责接收中心机下发的数据,并上传接收机的自检信息给中心机;另一方面,该电路还接收中频接收机传输过来的中频信号的检波电平,并以此计算接收通道的数控衰减量,然后将衰减量反馈给接收前端和中频接收机进行增益控制。     

PAL制色同步脉冲的频谱分析

色同步信号是为了在接收端恢复与发送端被抑制掉的色副载波同频同相的载波而设置的。色同步信号在传输过程中的质量好坏，直接影响到彩色电视的接收效果，所以我们应对其有较深刻的了解，以便不断改善其传输质量。     

时变瑞利信道中存在频偏的OFDM系统性能分析

分析了时变瑞利信道中存在载波频率偏移的正交频分复用(OFDM)系统的性能.首先计算和分析了接收信号不同分量的功率(期望信号、载波间干扰、噪声),然后给出了16-QAM正交频分复用系统的误比特率.理论分析与仿真结果表明:(1)频偏和信道变化极大地降低了0FDM系统的性能;(2)由频偏或信道变化造成的载波间干扰主要集中在循环相邻的几个子载波边界,这一结论对于开发低复杂度载波问干扰消除算法非常有用;(3)频偏对正交频分复用系统性能的影响可等效为信道变化的影响,提出了一个包含载波频偏的时变信道模型.