无线发射系统的射频前端设计

无线发射系统被广泛的应用,对它的射频前端进行研究十分重要.该射频前端包括滤波器模块、混频器模块、放大器模块、功放模块、天线模块,方便对后期基于FPGA数字中频部分产生的10.7 MHz中频信号进行处理,然后得到具有一定功率的433.92 MHz射频信号,并有效发射.最后对各个模块进行调试与测试,验证了该射频前端设计的正确性,实现了对数字中频输出声音信号的发射转换.     

GPS数字中频信号仿真及捕获验证

为测试全球定位系统(global positioning system,GPS)软件接收机中GPS信号处理算法的功能,有必要对GPS信号进行仿真。在分析GPS数字中频信号数学模型的基础上,详细阐述了信号仿真的步骤并实现了GPS数字中频信号仿真器。在捕获算法中,分析了时域串行搜索捕获和频域并行搜索捕获算法的复杂度。与其他捕获算法相比,并行码相位捕获算法大大减小了复杂度。选择了捕获速度快的并行码相位搜索捕获算法对产生的中频信号进行验证,结果表明,仿真器可以为GPS信号处理算法提供可靠的信号源。     

GPS数字中频信号仿真及捕获验证

为测试全球定位系统(global positioning system,GPS)软件接收机中GPS信号处理算法的功能,有必要对GPS信号进行仿真.在分析GPS数字中频信号数学模型的基础上,详细阐述了信号仿真的步骤并实现了GPS数字中频信号仿真器.在捕获算法中,分析了时域串行搜索捕获和频域并行搜索捕获算法的复杂度.与其他捕获算法相比,并行码相位捕获算法大大减小了复杂度.选择了捕获速度快的并行码相位搜索捕获算法时产生的中频信号进行验证,结果表明,仿真器可以为GPS信号处理算法提供可靠的信号源.     

2.4 GHz短距无线通信系统射频模块的设计

主要介绍一种工作在2.4～2.5 GHz ISM频段的短距离无线通信收发信机射频前端模块.该模块由低噪声放大器(LNA)、上/下变频器、锁相环(PLL)频率合成器以及射频/中频滤波器等构成,并集成在一块97 mm×66 mm的PCB板上.文中在理论分析和仿真基础上对射频前端电路进行了设计和研制.发射通道输出信号频谱和接收通道解调信号的测试结果表明,该射频模块可应用于蓝牙或IEEE802.11b无线局域网等短距离无线通信系统.     

GPS数字中频信号的模拟

研究了GPS软件接收机中GPS数字中频信号模拟的基本原理。首先,介绍了GPS信号的调制过程;其次,分析了C/A码的产生原理,并分析了信号的数字化原理;再次,讨论了GPS信号中夹杂的噪声及GPS数字中频信号的模拟过程;最后,针对不同环境分别对GPS数字中频信号频谱进行了仿真实验。结果表明,其频谱比较准确。既能从图中看出调制过程,也能够求出其载波频率,为以后的研究奠定了重要的基础。     

强跟踪滤波器在高动态GPS信号跟踪中的应用

为解决在高动态环境下GPS接收机跟踪环路中频信号失锁的问题,提出了一种基于线性强跟踪卡尔曼滤波器(STKF)理论的GPS信号跟踪环路.此跟踪环路以码鉴相器和载波鉴相器输出作为观测量,利用线性强跟踪卡尔曼滤波器对高动态环境下的码相位误差、载波相位误差、多普勒频率误差以及多普勒频率变化率误差进行估计,并将估计结果反馈给跟踪环路的数控振荡器,从而产生准确的本地载波和本地码.仿真结果表明,在GPS信号载噪比为45 dBHz时,线性强跟踪卡尔曼滤波器跟踪环路在多普勒频率变化率为5.0 kHz/s时仍能可靠跟踪,而传统的基于PLL/DLL和环路滤波器的跟踪环路在1.8 kHz/s时已经失锁.     

基于GPS码信号跟踪的空时自适应处理算法

介绍了GPS码信号的模型,以及实时白化和扩展卡尔曼滤波的工作原理.提出了一种改进的空时自适应处理算法,运用该算法能够使GPS接收机抑制射频干扰、精确跟踪并使捕获码信号的性能得到提高.射频干扰中含有宽带干扰和窄带干扰,窄带干扰用自回归过程来模拟并通过实时白化得到抑制,宽带干扰通过空间零陷得到抑制.空间零陷是通过估计一个采样的协方差矩阵,并把它求逆,然后输入卡尔曼滤波器来实现的.通过计算机仿真证实了在严重的干扰情况下该算法的鲁棒性,以及优于码跟踪环的性能.     

GPS L5信号双分量联合跟踪

GPS Block-IIF卫星发射的L5信号为许多新的GPS应用敞开了大门.本文探讨不同的L5信号跟踪策略,包括单导频跟踪、单数据跟踪和双分量联合跟踪;着重研究联合跟踪方式下3种不同组合方法的跟踪门限和跟踪精度,并基于所仿真的数字中频信号的跟踪结果进行了测试和评估.结果表明,对于载波跟踪,相关器输出组合方式跟踪精度最高,但是其跟踪门限介于单数据分量跟踪和单导频分量跟踪之间;对于码跟踪,滤波器输出组合方式只有在低信噪比时其跟踪精度才会略优于相关器输出组合方式,但是其接收机实现上需要用到双倍的码鉴别器和滤波器,复杂度稍高.文中对于所采集的SVN62信号的处理结果同样证明了这些结论.     

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。     

WiMAX系统中频模块的设计与实现

在WiMAX系统中,由于从基带到射频一次变频实现难度及复杂度非常大,数字中频处理是其重要的组成部分,通过处理可以实现对射频信号的频谱搬移和速度转换,以保证数字信号处理芯片的及时处理,因此,数字中频技术对系统的实现起着重要作用。选择将频率搬移到中频的设计方案, 按照设计要求采用自主选择的芯片完成中频功能,主要包括中频控制模块的实现、数字上下变频、中频波峰抑制、射频相关芯片寄存器设置和初始化工作,仿真和测试结果说明,该设计在性能满足设计要求的同时有着良好的应用前景。     

一种含镜频抑制作用的微带发卡滤波器的设计

镜频干扰在变频系统中影响很大,通常使用高品质的射频镜像抑制滤波器和中频的信道选择滤波器来处理高频信号.文章结合传统微带平行耦合滤波器的设计方法,使用ADS软件优化设计出一种具有镜频抑制作用的微带发卡式带通滤波器,同时还可以满足带内插损和带外抑制的设计要求.最后通过样品实测及调试,验证了与仿真模型的特性参数是近似一致的,对工程应用有一定的指导意义.     

阵列侧向测井仪信号发送和接收设备的设计

提出了一种阵列侧向测井仪信号发送、接收设备的设计方案．在发送设备中采用ＭＣＳ５１单片机技术来产生六个频率不同、相位严格保持一致的发送信号．文章给出了阵列侧向测井仪信号发送设备原理方框图．针对信号接收的特点,笔者讨论了在接收设备中采用高共模抑制比、带有动态零点补偿的测量放大器抑制共模干扰;采用同步数字堆栈技术（即同步数字叠加技术）抵抗随机干扰、提高信噪比;采用数字滤波器进一步减小无用信号;采用ＦＦＴ技术测出各种频率点的幅值,从而计算各地层的电阻率的问题．     

GPS软件接收机捕获算法的FPGA仿真

探讨了GPS软件接收机的前端采集数据结构、C/A码捕获算法原理、Virtex2p开发板原理.为了能在FPGA(可编程门阵列)上实现GPS信号并行捕获算法,采用了补零计算来弥补算法中采样点不基于2N的不足,并且在Simulink环境下运用基于FPGA的应用软件SystemGenerator进行了补零后的并行捕获算法的FFT模块、虚数乘法模块、平方模块等搭建编程.同时采用了Matlab中的M文件将采样数据仿真成模拟信号导入完成仿真实验,并将仿真结果与Matlab结果进行了相应的比较和分析,得到与Matlab结果同样的捕获频率.虽由于补零引起小于1个码元(16个采样点)的采样点误差,但不影响捕获结果,证实了System Generator在FPGA实现捕获算法可行性.     

单片接收机射频前端电路设计与仿真

无线通信对射频接收机的低功率、低成本、小型化要求较高。本文提出了基于 IEEE 802．16协议的低电压接收前端系统和模块的设计方案,给出了三级级联的低噪声放大器和双正交下变频混频器的设计电路。仿真结果显示该放大器在增益、噪声、线性度等指标上均达到要求,双正交下变频混频器镜像抑制度达52 dB以上,对低噪声放大器和混频器级联电路的仿真结果表明,该级联电路能够达到接收机RF前端电路的设计要求。     

基于System Generator的GPS信号捕获模块的实现

System Generator for DSP是业内领先的高级系统级FPGA开发工具.本文基于该软件设计并实现了4通道GPS信号捕获模块,其中包括平均采样、本地C/A码、FFT/IFFT运算、复数乘法运算、扫频控制和结果返回等6个模块,并利用Xilinx的Viertx-5XC5VSX50T-FF665芯片对模块进行了硬件协同验证.测试结果表明:设计实现的捕获模块能够准确地捕获GPS信号,与利用硬件描述语言的方法相比,本文的方法大大缩短了开发周期.     

GPS军码信号的带限高斯噪声干扰参数选择分析

为了提高带限高斯噪声对GPS军码信号的干扰效率,以GPS接收机的码跟踪误差作为干扰效果评估指标,对其特定干信比下的干扰频偏和干扰带宽进行优化确定。在分析GPS P(Y)码和M码信号功率谱特点的基础上,根据非相干超前减滞后处理码跟踪环路工作原理,理论推导得到干扰频偏和干扰带宽与码跟踪误差的解析式。基于实际情况设置接收机码环参数,分别定量地仿真计算出不同干信比下针对P(Y)码和M码信号的高效干扰频偏和干扰带宽。以造成码环失锁所需干信比最小为主要评判准则,同时考虑干扰易实施性和频域滤波等因素的影响,通过综合比较得出:当干信比在50~60dB范围内时,针对P(Y)码信号的干扰频偏和干扰带宽分别设置为0和8.8MHz,针对正弦BOC和余弦BOC调制的M码信号的干扰频偏分别设置为9.833 MHz和10.9 MHz,干扰带宽统一设置为10 MHz。     

导航接收机数字化射频前端的设计与验证

针对传统导航接收机射频前端在实现多频点信号接收时复杂度高、灵活性差的问题,提出了一种基于直接射频采样的数字化射频前端设计方法．该方法针对整个导航频段信号主要集中在低频和高频2个频段的特点,将这2个频段视为2个整体的带通信号,通过多带通信号采样率选择算法选定射频直采的采样率;由于采样率较高,设计了一种滤波抽取网络来降低数据速率,它利用了射频直采专用A／D可输出半采样率数据的特性,最终实现了各频点导航信号的下变频和分离．该设计方法只需修改软件就可实现多频信号接收,使得系统灵活性大大增加．实验证明该方法是有效的．     

基于离散傅里叶变换的频率测量方法与应用

从对电源信号频率实时测量的应用需求出发,介绍了一种利用快速傅里叶变换的频率算法及其改进方法.为了快速对信号进行采集和运算,设计了一种基于FPGA、DSP硬核和新型AD转换芯片构成的数据采集计算系统,该系统利用可编程逻辑器件FPGA将多个功能模块连接在一起,完成了对A/D转换芯片及双口RAM等模块的控制;给出了系统硬件原理框图和算法流程图,并结合系统的设计方案对其中的主要功能模块进行了阐述;仿真表明了该算法的合理性和正确性,具有简单、速度快、精度高等特点.     

P波段数控电调带通滤波器的设计

研究了一种基于P波段的新型电调谐带通滤波器,采用前、后预选滤波器及中间运算放大器的结构。数字信号通过数模转换器和运算放大器实现数字信号与直流电压的转换,调谐变容二极管,调节带通滤波器的中心频率。实现了一个由8位二进制码控制的中心频率在悬50-110 MHz范围连续可调的电调谐带通滤波器,测试结果符合设计要求。     

应用于WLAN的高效率F类功率放大器

为了提高在高速率信号传输下无线通讯发射系统中功率放大器的工作效率,提出了一种结构新颖的高效率F类功率放大器.通过计算机仿真与实验板调试相结合的方法确定了放大器的最佳漏极阻抗,根据F类放大器漏极电压和漏极电流是相位差为λ/4的方波和半正弦波的特性,通过仿真软件设计和优化,设计出的谐波滤波网络在输出谐波频点有良好的滤波性能.为了降低栅源电容对输入信号造成的失真,在输入端口加入短截线,提高了放大器的漏极效率.通过测试,功率放大器工作在2.4GHz时,在2dB增益压缩点的功率附加效率为67%,输出功率为30dBm.测试结果表明,该高效率功率放大器适合应用于WLAN无线通讯发射系统.