双模式数字信道化接收机的设计与实现

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:frankxigua
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随着电子战(EW)环境的日益复杂,数字信道化接收机也在不断发展。目前,信道化接收机已经具备了大瞬时带宽、高灵敏度、实时截获、多信号同时处理等优点,并在军事战争占有重要的位置,但接收机均匀信道化分产生的“跨信道”、“频谱分裂”的问题依然是研究热点。针对这种问题,本课题提出了一种双模式数字信道化接收机结构方案,并完成了接收机的硬件实现。该方案包括数字信道化模式和并行数字下变频模式,当信道化模式检测到信号出现跨信道的情况时,接收机自动切换成并行数字下变频模式并进行完整信号的捕获;也可以预先设定任何一种工作模式或两种模式同时工作。本课题重点针对非合作雷达信号,对中频450MHz,带宽300MHz内的雷达信号进行捕获,并解决信号带宽在75MHz以下的跨信道问题,实现一台灵活性更高的数字接收机。论文的主要成果如下:首先,阐述了课题的背景和意义,介绍了数字信道化接收机的发展现状和趋势,深入研究了数字信道化接收机的结构和相关技术理论,包括:带通采样定理、多率信号处理、多相滤波结构、数控振荡器(NCO)、并行IFFT、CORDIC算法、FIR滤波器、FFT谱分析、瞬时特征提取等,并通过Matlab软件进行仿真分析。其次,针对跨信道的问题,以硬件可实现为原则,分析现有的重构方法及其应用的局限性,提出了双模式数字信道化接收机的设计方案。该方案保留了信道化接收机的成熟技术,同时通过并行数字下变频解决了跨信道的问题,增强了接收机的灵活性。然后,在ISE环境下,合理利用Xiliinx公司FPGA的IP core,采用Verilog HDL语言完成接收机的各个模块的逻辑设计与实现,通过Modelsim软件完成各个模块的功能仿真和系统的功能仿真。优化两种模式的CORDIC算法,提出了快速收敛CORDIC算法和改进的向量模式CORDIC算法,分别应用在了数控振荡器模块和瞬时特征提取模块中,降低了硬件资源、迭代次数和延时。最后,完成高速ADC的配置和LVDS接收端的数据处理,调试硬件平台,完成双模式数字接收机的硬件实现。结合Xilinx的在线逻辑分析仪(ChipScope)搭建系统测试平台,并对接收机进行功能测试和性能测试。测试结果中,接收机的动态范围在35dB左右,具有一定的工程应用价值。
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