中频数字化光端机的研究与设计

一种实用的中频数字接收机设计 摘要针对后三代移动通信系统研究所需硬件平台的要求，提出了一种 灵活性强的可扩展中频接收机设计方案。

这种方案可以在较高的中频频率上实现信号的数字化接收，且适用于 多种输入信号。

该方案以自顶向下的思路，吸取其它方案的优点，完成了基于软件无 线电思想的数字化接收机设计。

该系统结构简单，成本低，有良好的实用性和通用性。

关键词带通采样采样速率数字下变频 近年来，移动通信的发展十分迅速。

应对更高速率业务的要求，我国对于后三代移动通信系统 3 的研究也 逐渐兴起，但是目前多局限于对仿真数据进行理论研究和模拟阶段，有必 要建立一个硬件实验平台，以便寻找研究成果的应用方法。

此硬件平台应具有适合于软件无线电的体系，在硬件结构上与无线通 信的通用功能模块相一致不仅可以接收现存通信标准规定的信号，还可以 处理由用户自定义的信号，为未来研究提供可靠的实测数据。

该平台还应具有高度的灵活性、开放性以支持多种通信体制和不同的 要求。

从软件无线电的观点来看，受宽带天线、高速／转换器及数字信号处理器等发展水平的限制， 实现一个理想的软件无线电平台[1]的条件目前还 不具备。

因此，本文根据系统提出的中频频率为 70、信号带宽为 10 的设计要 求，在分析比较了几个方案优缺点的基础上，着重研究了在现有器件情况 下最大限度地实现中频数字化这一关键问题，最终设计了一种可用于所述 实验平台的中频数字化接收机。

在使用该方案的实际系统上，可以对新一代蜂窝移动通信系统中的关 键技术进行研究和实验评估。

1 初步设计方案 站在系统灵活性的角度，本文暂不考虑使用模拟解调器的中频接收方 案，而采用数字化的处理，先提出两种方案。

1．1 单路带通采样方案， 根据系统的中频频率和带宽两项参数指标，若进行低通采样，由定理 知，采样速率至少要 150 才能保证频谱不会发生混迭。

但以目前芯片的制作水平来看，采样速率大于 150 且分辨率在 10 以 上的成本会很高；此外，后级接口电路必须使用超高速逻辑电路，基带数 字信号处理的压力很大，还增加了整个电路板的布线、制版工艺难度，从 而带来许多问题。

基于FPGA的数字式光端机的研究与设计(图)者：大连理工大学陈文辉蒋国平马幼军日期：2008-1-8本文介绍了一种基于FPGA的视频、音频、反向数据的远程传输系统的研究与设计,该系统在实际中得到了应用，具有良好的稳定性、实用性和可靠性。

引言目前在高速公路、交通、电子警察、监控、安防、工业自动化、电力、海关、水利、银行等领域视频图像、音频、数据、以太网、电话等光端机开始普遍大量应用。

由于数字光端机具有传输信号质量高，没有模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同传时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差的缺点，因此许多大型重点工程已普遍采用数字光端机。

系统框架与工作原理整个系统由核心控制模块FPGA、音频采样编解码模块、视频分离模块、视频放大模块、视频A/D和D/A转换模块、并串/串并转换模块、光纤调制收发模块、电源控制模块和485数据传输模块。

图1是该系统的系统框图。

图1 系统结构框图系统的工作原理为：光端机系统分为两部分，分别为：发射机和接收机。

在发射端，来自监视器或其他视频源的视频信号首先经过发射板上的视频滤波网络去除噪声干扰信号，然后对该视频信号进行视频分离和视频放大。

视频分离模块得到视频信号的行、场同步信号以及奇偶场信号、视频钳位等重要的视频信息。

接下来，对放大后的视频信号进行A/D转换，得到的数字化的视频信号送入系统主控核心FPGA中。

与此同时，如果系统检测到了有音频信号的存在，则对其进行音频滤波、音频数字化采样以及音频PCM编码。

经过PCM编码后的音频信号，送入系统主控核心FPGA中。

反向数据传输主要是485信号，该信号也送入到FPGA。

这样，系统主控核心FPGA对来自不同模块的视频、音频、数据等信号整合，时分复用地将各个信号编码成8位并行信号流送入到并串转换模块。

信号流经过并串转换后变成高速的LVDS信号驱动光纤收发模块以波分复用的方式完成了电/光变化和光发射。

一种接收机中频数字化的设计【摘要】基于软件无线电的思想提出了一种接收机中频数字化的设计方案，采用带通采样、数字正交解调、滤波等技术，实现了中频信号数字化处理功能，并给出了软件仿真结果。

该设计已在某导航接收机中得到应用。

【关键词】中频数字化；带通采样；数字正交解调0 引言长期以来，传统接收机大多采用模拟电路进行中频信号处理，但由于模拟中频电路存在混频非线性、本振频率稳定度、温度漂移、转换速率以及模拟参数调试困难等问题，导致接收机性能不稳定，尽管设计师们想尽办法进行设计改进，但结果不能令人满意，因此，提出了一种中频数字化接收机的方案。

与传统的模拟方式相比，中频数字化可以使得整个接收机具有高度的灵活性、通用性和可靠性。

1 中频数字化接收机数字化接收机的设计理念是尽可能靠近射频采样，其后的处理全部由数字信号处理平台完成。

由于受到相关器件制造工艺水平和运算能力的限制，目前可行的方案是在模拟通道混频后对产生的中频信号进行模数变换，再送给后续的各个数字信号处理环节进行数字处理，最终完成接收机的功能。

基于中频采样的数字接收机结构框图如图1所示，本文的重点是中频数字化处理。

2 中频数字化处理中频数字化处理以载波频率70MHz的AM调制信号为处理对象，中频数字化是将70MHz模拟中频信号变换成数字中频信号，再经过带通滤波、抽取、数字正交解调等处理，最终转换成数字基带信号的过程。

中频数字化处理主要包括A/D采样、带通滤波（BPF）、抽取、数字正交解调等。

中频数字化处理流程如图2所示。

2.1 带通采样A/D采样是接收机中频数字化的第一步，同时也是关键一步。

由Nyquist采样定理可知，当采样频率大于信号最高频率2倍时，所得到的采样值即可准确的还原原信号。

对于70MHz的中频信号，若按照Nyquist采样定理进行采样，则其采样频率会很高，以至ADC器件很难实现，并且其后续处理速度要求较高。

而带通采样技术的采样速率在满足大于信号带宽两倍的情况下，选取远远低于信号最高频率的两倍速率就能正确地反映带通信号的特性。

无线电台中频数字化研究The Research of Digital IF in Radio[摘要]：本文介绍了软件无线电设备的基本结构和带通采样原理，通过比较说明中频数字化采用带通采样方案的合理性，然后根据设计实例，并结合带通采样方式特点，详细论述了高模拟／数字变换器的各项重要指标并计算结果。

[关键词]：软件无线电，高速中频带通采样在数字信号处理技术和大规模集成电路技术巨大进步的推动下，无线通信技术正朝着数字化方向迅速迈进，软件无线电是在数字化基础上进一步发展起来的软件化无线通信系统。

而实现数字化的必要条件就是进行模拟／数字转换，软件无线电发展的目标之一是使模拟／数字转换器尽量靠近天线，但在实际系统设计时要根据应用场合折衷考虑处理能力、系统复杂度、功耗、成本、体积等多方面因素，尽量使系统的综合性能达到最优。

从目前大多数报道来看，模拟／数字转换器在系统中的位置处于二次中频输出之后。

中频采样要求使用高速、大动态范围、高分辨率的模拟／数字转换器。

从前使用的一般都是奈奎斯特(Nyquist)采样方式，随着信号频率不断上升，采样速率也以两倍的速度上升，所带来的各种问题使设计者越来越感到难以处理，于是开始探索其它合适的途径，其中包括带通采样。

带通采样方式在采样高频信号时所体现出来的优越性将使其得到广泛的应用。

下面通过高速模数变换器的设计实例讨论中频带通采样的若干问题。

1 软件电台基本系统结构软件无线电的核心技术之一是数字信号处理(DSP)技术，在数字信号处理系统中实现信号的频谱搬移、抽取／插值、滤波、均衡、同步、调制／解调、纠错、信源编／解码、保密、网关等功能。

这一切都是以数字化为前提的，也就是说在模拟射频(RFA)前端与基带数字信号处理系统之间必须存在模拟／数字变换(A／D)或数字／模拟变换(D／A)。

软件无线电可以采用两种结构：超外差型和直接变换型。

它们各有优缺点。

超外差是传统电台普遍采用的电台结构；而直接变换是近年来兴起的，与超外差结构相比在某些方面具有一定优势，但也存在一些缺点，目前主要应用方向是手持／便携等对体积、功耗等方面要求较高的通信设备。

中频数字化接收机系统设计与实现软件无线电是一种基于宽带A/D器件、高速DSP芯片，以软件为核心（Software-Oriented）的崭新的体系结构。

其基本思想就是将宽带A/D 尽可能地靠近射频天线以便将接收到的模拟信号尽可能早地数字化，尽量通过软件来实现电台的各种功能。

通过运行不同的算法，软件无线电可以实时地配置信号波形，使它能够提供各种话音编码、信道调制、加密算法等无线电通信业务。

我们知道信号失真是长期困扰模拟处理的难题，如本振频率漂移、相位噪声、混频产生的虚假信号、放大时产生的谐波以及互调、机内噪声等问题。

尽管设计人员想方设法，但结果并不能令人满意，而软件无线电技术简单有效地解决了这些问题。

在数字化之后，本振、混频、放大、滤波都仅仅是数字运算，不会产生谐波、互调等虚假信号。

与传统的模拟方式相比，软件无线电具有灵活性、适应性和开放性等特点，被誉为无线电领域的又一次革命。

1 接收机总体设计由于受器件水平的制约，直接对射频采样处理还有一定难度。

在保留软件无线电通用、灵活、开放的前提下，采用了中频数化方案[1]，整个接收机的结构框图如图1所示。

该接收机接收信号频率范围：10～100MHz，为防止频谱混叠，前端电调谐滤波器分8段滤波器，由8031控制选用。

第一本振LO1采用数字锁相环产生所需频率，通过预置，可产生正弦信号频率范围：1360～2350MHz，步进值10Hz，电调谐滤波器与一本振互动联调。

混频后，将信号通过一中心频率为 1350MHz的带通滤波器后，进行二次混频。

第二本振LO2产生信号的频率固定设置为：1371.4MHz，因此中频信号为：21.4MHz，通过 AGC控制输出信号强度范围为：-50～-10dBm/50Ω。

2 中频数字化单元设计该单元是接收机的核心部件，主要完成几种信号（AM、FM、SSB、CW、FSK、BPSK，QPSK）的解调工作，同时负责对模拟前端提供AGC控制用电平强度值和AFC控制用载波频率误差值。

基于软件无线电的短波中频数字化平台的研究和实现本文是根据公司生产过程中遇到的实际问题所进行的一个硬件平台研发课题。

平台以DSP+FPGA架构为核心,利用FPGA编程的灵活性和应用的广泛性,实现了一种基于FPGA的软件无线电中频数字化平台。

本文设计并实现了在中频及基带进行数字化处理的硬件处理平台,不仅提高了电台的收发性能,而且使电台部分具有了软件无线电功能,通过加载不同的软件模块可实现多种业务的通信,灵活性及适应性大大提高。

目前该平台通过了性能测试和实验验证,而且已经投产。

作者在对公司现有两种不同中频的某型短波电台的进行分析和研究的基础上,主责完成了短波中频数字化平台硬件平台的总体设计,主要是就是平台原理方案的设计,包含器件选型、接口定义、原理图设计以及PCB电路板图的绘制,底层驱动程序和测试程序设计。

合作完成了用FPGA实现数字上下变频及整机联调工作。

本论文总体结构就是按照平台设计中所做工作的内容顺序进行。

开始介绍了论文课题的由来背景以及课题所要达到的目的及论文总体结构规划。

接着是平台原理介绍,介绍硬件平台所使用的电路芯片以及主要电路的在平台中的作用和特点,便于理解给出了原理设计中接口电路的简要原理设计框图。

接下来就是中频数字化原理,讲述了平台数字上变频和数字下变频设计中所使用的滤波器的简要分析。

给出了平台硬件设计中底层驱动程序的实现以及部分软件的实现方案,用FPGA实现数字上变频和数字下变频中各种滤波器的具体设计。

最后介绍了硬件平台的调试,根据作者的调试经验,介绍了调试前需要准备的测试仪器以及测试环境的建立过程,描述了调试步骤,总结了调试时需要注意的问题,小结了平台调试过程中出现的问题及分析思路和解决办法。

对硬件平台原理图设计以及PCB印制板绘制需要的注意事项做了简要介绍,以此平台为基础展望了未来平台发展的方向。

一种高性能数字中频接收机的设计及实现Ξ王金础　杨正远(潮流信息技术有限公司　成都610021)【摘要】　采用中频回波和中频相参信号联合相干处理,现场采样,现场处理,远程传输的体系结构实现了高性能数字中频雷达接收机,其性能可以满足现代高性能雷达系统的需要。

【关键词】　数字中频,F I R滤波,线性动态范围,镜频抑制比D esign and I m p lem en tati on of a H igh2p erfo rm ance D igital IF R eceiverW ANG J i n-chu　YANG Zheng-yuan(T ide Info r m ati on T echno logy Co.L td.　Chengdu610021)【Abstract】　A h igh perfo r m ance digital IF radar receiver w h ich uses IF echo and COHO j o int p rocess algo2 rithm,field samp ling,field p rocessing and remo te trans m issi on is introduced.Its perfo r m ance can m eet the require2 m ents of modern h igh2perfo r m ance radar system.【Key words】　digital IF,F I R filter,linear dynam ic range,i m age supp ressi on rati o1　引　言随着高速AD变换和D SP技术的发展,数字中频接收技术将是提高现代雷达性能的重要技术之一。

模拟正交接收机由于受模拟电路的限制,其I Q 的幅相误差较大,而I Q的幅相误差会严重影响雷达的整机性能〔1,2〕,为改善I Q的质量往往需要进行复杂的校正处理〔3〕。

第34卷第11期应用科技V o.l 34,l .112007年11月A pp lied Science and T echno l ogyN ov .2007文章编号:1009-671X (2007)11-0043-03基于CPLD 的数字光端机的设计与实现生安财,孟 克(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘 要:随着现代安防技术的发展,大范围远程监控的应用越来越多,而远程监控中如何传输成为其主要问题.文中介绍了一种用于光纤传输的,基于CPLD (复杂可编程逻辑器件)的视频、音频等数据的远程传输设备的设计和实现.实验证明,该设计能够较好地完成远程传输任务,其监控图像清晰、数据准确,可以广泛应用于安防行业.关键词:CPLD;数字光端机;并串转换;串并转换中图分类号:TN 929.11 文献标识码:ADesign and realization of digital optical ter m i nal based on CPLDS HENG A n -ca,i M ENG K e(Co llege of Infor m ation and Comm un i cation Eng i neeri ng ,H arb i n Eng i nee ri ng Un i v ers it y ,H a rbin 150001,Ch i na)Abst ract :W ith t h e developm ent o f techno l o gy for pub lic security ,the large -sca le re m o te m on itor i n g techno logy isused w i d espreadly in m any fields ,but the data trans m ission o f l o ng -d istance is one of the m ain obstac les .The de -si g n and realization o f a re mo te v ideo /aud i o data trans m issi o n equ i p m ent usi n g fi b er optic trans m ission w ere intro -duced .A series of experi m ents prove that the m ethod can co m plete the long -distance trans m ission ver y w el.l The received pictures are observed clearl y and the received data are correc,t so it can be used in m any fields of public secur ity .K eywords :CPLD;d i g ital optical ter m ina;l seria lizer ;deserializer 收稿日期:2007-06-22.作者简介:生安财(1981-),男,硕士研究生,主要研究方向:光纤通信,电子技术,E-m ai:l s h engan ca@i 163.co m.复杂可编程逻辑器件(CPLD )是电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术,它的影响丝毫不亚于20世界70年代单片机的发明和使用[1].它能完成任何数字器件的功能,所以在现代数字通信系统中的应用相当广泛,尤其是对基带信号的处理和整个系统的控制中,CPLD 不但能大大缩减电路的体积,提高电路的稳定性,而且先进的开发工具使整个系统的设计、调试周期大大缩短.ALTERA 推出的MAX7000系列的EP M 7064是一款性价比很高的CPLD,内部包含了逻辑块阵列(LAB )和内部可编程连线资源(PI A ),采用84脚的PLCC 封装,最大I/O 数为68,采用3.3V 或5V 供电,可以满足大多数用户的使用.数字光端机将多路模拟基带的视频、音频、数据进行高分辨率数字化,形成高速数字流,然后将多路数字流进行时分复用.通过发射光端机进行发射,再通过另一端的接收光端机进行接收,解复用.恢复成各路数字化信号,再通过数模变换恢复成模拟信号.数字光端机传输信号质量高,克服了模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同时传输的交调干扰严重、容易受环境影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差的缺点.1 硬件构成数字光端机包括几个工作模块,分别是视频模块、语音模块、数据模块等,视频传输是单向的,从发送端传到接收端,音频、数据都是双向传输的.CPLD是系统的核心,接收各个模块送来的数据,然后时分复用到信道上,通过光纤传到对端,对端再将接收到的数据发送给各个相对应的模块.收发芯片TI65LV1023A /1224B 的主要作用是实现并串/串并转换、数据帧的同步.系统的逻辑框图如图1所示.图1 系统模块图视频模块采用了德州仪器(TI)的A /D 转换芯片TLC5510和D /A 转换芯片TL5632,这2款芯片都是T I 公司针对视频数字化推出的高性价比产品.TLC5510为8位A /D 转换器,最高采样率为20MH z ,在使用时只需将8位数字输出与CPLD 的I/O 相连即可.在PAL 制的电视信号中,模拟视频信号的频率为4.43MH z ,根据奈奎斯特采样定理,采样速率最低为8.86MH z ,但在实际中所采用的A /D 采样速率为最优的17.7MH z ,系统传输的是实时数字视频流,在发送端将A /D 采集来的数字流发送出去,没有压缩与编码,在接收端将收到的数字信号经过D /A 芯片TL5632转换为模拟视频信号送到监视器.TL5632是一种低功耗的3路输出的D /A 转换器,最高转换速率为60MH z ,在实际使用中只需要将从CPLD 解调出来的8位数字视频信号与TL5632的一个输出通道相连,同时把相应通道的时钟输入接到CPLD 的视频时钟输出端即可.最后在监视器上显示出来的信号完全可以满足视频监控的要求.语音模块采用的是德州仪器(TI)的音频A /D 芯片PC M 1402将模拟音频信号转换为数字信号,采样率为48kH z .在接收端采用TI 的D /A 转换芯片PC M 1502将数字信号转换为模拟音频信号,转换后的信号通过R J11头与交换机相连,让接收端电话机接入语音网络.在实际中,应充分考虑电话振铃带来的干扰,并且使系统不稳定的影响.数据模块采用国家半导体(NS)的L M 331芯片,采用5V 电压供电,最高转换速率为1M bps ,完全可以满足要求.LM 331结构简单,外围电路少,使用非常方便,并且可以实现F /V 和V /F 的双向转换.并串转换模块串并转换模块采用德州仪器的T I 65LV1023A 和T I 65LV1224B ,它是一款1B 10的高性价比串行器,采用3.3V 电源供电,最大时钟为66MH z .在工作中它采用的是10B 12的转换,10位有效数据为加2位时钟位为一帧,所以最高的串行传输速率为60@12=720M bps [2].串行数据采用的是低电压差分信号(LVDS )传输.低电压差分信号的电压摆幅小,所以转换速度更快,可以实现更高的速度,且不会增加串扰、E M I 和功耗,可以大大地提高信噪比[3].在接收端,并行器1224B 具有自动恢复时钟的能力,当接收端接收到传过来的串行数据后,首先锁定、恢复出系统时钟,然后将串行数据转换为10位并行数据输出.激光发射/接收模块采用武汉电信器件公司的RTXM 123B -3-35-SC 和RTXM 123B -3-53-SC.这是一款收发一体的激光发射模块,分别采用1310n m 发射、1550nm 接收和1550发射、1310nm 接收,电路接口采用LVPECL 电平,电源采用3.3V 电源供电,最高传输速率为622M bps .2 软件设计CPLD 功能是通过V eril o g HDL 编程来实现的.Verilog 是一种功能强大的硬件描述语言,被广泛应用在电子设计中[4].在本系统的实现中,采用了模块化设计.对不同的接口构建不同的module ,在主程序中再调用这些m odu le .主程序主要完成对光纤接口处收发芯片的控制.在本系统中,光纤接口处的高速收发芯片选用T I 公司的T I 65LV1023A /1224B ,它是用于高速串行收发芯片与CPLD 相连的控制信号和数据信号,如图2所示,其他一些对T I 65LV1023A /1224B 进行初始化设置的信号线并未标出.主程序中发送模块设置了一个主计数器对t_#44#应 用 科 技 第34卷clk 发射时钟进行计数,根据计数值控制t_en 发送使能信号,使TI65LV1023A /1224B 输出一定格式的串行数据(可参见TI65LV1023A /1224Bdatasheet).在接收端,TI65LV1023A /1224B 收到串行数据后,实现帧定位,串/并转换,产生r_cl k 接收时钟信号和r_dv 数据有效指示信号送入CPLD,主程序中的接收模块根据c l k 、r_dv 信号将接收到的数据解复用后,传给各个对应的模块.图2 CPLD 与串行器/解串器T I65LV 1023A /1224B 的接口3 实际应用中的设计要点在实际的设计中,有几点需要特别注意,因为它们影响到整个系统的稳定性,甚至关系到整个系统设计的成败.3.1 视频信号的同步为了使视频信号在传输过程中始终保持同步,需要在发送端对模拟的视频信号提取同步信号,用于控制视频信号的同步,这里采用LM 1881加74H C123来实现.提取出的同步信号加到CPLD 的I/O 口,作为一个缓冲器的清零端,如果A /D 后的信号不同步,则进行清零,丢掉这一帧数据.在实际的工作中,这一方法很有效,可以较好地解决视频信号的同步问题.3.2 串行信号的电平转换由于并串/串并转换芯片TI65LV1023A /1224B的串行数据采用的是低电压差分信号(LVDS ),而激光发射/接收模块的接口为LVPECL 信号电平,所以需要进行LVDS 到LVPECL 和LVPECL 到LVDS 的转换,但在实际试验中,只需要做前者,LVPECL 到LVDS 不需要转换,直接对接就可以.采用电阻分配网络的方法进行转换,如图3所示,可以简单有效地完成转换[5].图3 LV PECL 到LVD S 的电平转换3.3 电源设计整个系统用到正5V 和正3.3V 电源,这里采用78M 05芯片来稳压,将外界电源转换为正5V 电源,采用L M 1117芯片将正5V 电压转换为正3.3V 电压.对于芯片的数字电源引脚,应接一个磁珠与电源相连,可以有效地对电源进行滤波.激光发射/接受模块的电源输入需要接一个C-L-C 滤波电路,因为任何的电源波动都会影响到该模块的发送与接受.4 结束语此套远程监控系统实现了各个监控点和总监控室的信号远程传输.经过试验,各监控点的摄像头传回视频信号,总监控室通过数据接口线对各个摄像头进行远程控制,远程两端之间还可以进行话音通信,能够较好地满足安防的要求.参考文献:[1]亿特科技.CPLD /FPGA 应用系统设计与产品开发[M ].北京:人民邮电出版社,2005.[2]T I Inc .10-MH z To 66-M H z ,10:1LV DS SER I A L IZERA nd DESER I AL IZER [Z ].A ustin :T I l nc ,2006.[3]NS Inc .D ata T rans m ission Comm un i cations Inte rfece D iv-ision[Z ].A tl anta :N S Inc ,2003.[4]夏宇闻.V eril ong 数字系统设计教程[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2003.[5]NS Inc .C M L 、PECL 及LV DS 间的相互连接[Z ].A tlan -ta :NS Inc ,2001.[责任编辑:张晓京]#45#第11期生安财,等:基于CPLD 的数字光端机的设计与实现。

设计应用技术的零中频发射前端的研究与设计李世博（中国空空导弹研究院，河南洛阳当前主流的遥测发射机普遍使用超外差体制结构，而零中频结构可以将模拟基带信号直接上变频到射频（Radio Frequency，RF）信号，相对于超外差结构更简单、更适合小型化。

基于款可编程、可配置的数字化零中频射频发射前端，开展相关研究与设计工作。

所构建的零中频发射前端性能优良，AD9361；零中频；射频捷变收发器；遥测Research and Design of a RF Front-End of Zero-IF Modulation Based on AD9361LI Shibo(Chinese Academy of Air-to-air Missiles, LuoyangAbstract: At present, the mainstream telemetry transmitters generally use the ultra off-frame structure, and the Zero-IF structure can convert the analog baseband signal directly to the Radio Frequency(RF) signal, compared with the ultra off-frame structure is simpler and more suitable for miniaturization. In this paper, a programmable and configurable图1 AD9361功能框图·　４９　·的频率范围和通道带宽完全覆盖本文零中频发射前端的实际工作频点和信号带宽，且全工况工作条件下的噪声系数也满足零中频发射前端的设12位数模转换器，有效降低了发射前端对模拟滤波器的性能的发射前端设计能够实现行业最Error Vector Magnitude，，可以为外部功率放大器零中频发射前端的主要功能是对脉冲编码调制）信号进行脉冲成型、经射频收发器、所示。

甜技凰探讨中频数字接收机的设计与实现陈春霞(91982部队13分队，海南三亚572000)c}商要】中频数字接收杌是随着数字信号处理技术不断成熟的。

笔者研究了中频数字接牧机的设计方案，并进一步探计了数据采集、数字成形滤波以及控制器的实现，很好地实现了在节约成本基础上的性能完善。

p翱】中频数字接牧机；软件无线电；数据采集；成形滤波软件无线电作为未来无线通信的发展方向，世界各国都在进行深入的研究。

基本结构主要有三种：射频低通采样数字化结构、射频带通采样数字化结构和宽带中频采样数字化结构。

其中宽带中频数字化结构既降低了中频之前模拟滤波放大处理的难度，也使其较之传统的中频数字化缕收机具有更好的波形适应性，信号带宽灵活性及可扩展性。

1中频数字接收机的设计方案随着数字信号处理技术的发展，接收机设计经历了从模拟到数字的演变过程，并且因A D C器件水平的提高，数字化程度越来越来高。

如伺j哿模拟信号变换为数字信号变成了实聊超越以往接收机系统的关键之一圈l中颏数字化方案示意图经过下变频，将射频信号变换为中频l F信号，在宽带A D C前可用～个中心频率固定的高性能抗混叠滤波器滤除带外无用信号并可在中放级实现自动增益控制，获得最大信号增益，减轻带内信号过载的可能性。

同时，A D C后用数字滤波代替了模拟滤波，提高了系统的灵活性和滤波器的选錾i性。

而且，就系统的可编程性而言，宽带中频数字化接收机与射频数字化方案相当。

2中频数字接收机的实现2．1数据采集的实现为了能采样10M H z的中频信号，高速数据采集部分采样时钟选定为f s=40M H zo此外，带通采样有可能避开带外的谐波，杂散混叠到带内来，在设计过程中只要精心选择采样频率和l F频率就能避免，因此在系统设计时I F和F s的选取是关键。

本文选用了A N LO G D E—V I C E公司的A D6640021．1模拟输入电路一般A D变换器之前要用运算放大器来驱动。

软件无线电数字化中频接收机设计与实现的开题报告一、选题背景及意义随着数字信号处理技术的发展，软件定义无线电（Software Defined Radio, SDR）的概念被提出并得到了广泛应用。

现有的硬件无线电设备大多是采用硬件电路设计实现的，其功能和性能都由硬件电路决定，而且硬件电路的设计和实现较为复杂，调试和升级也比较困难。

采用软件无线电数字化中频接收机设计实现，可以将无线电接收机的一些功能和处理过程通过软件实现，从而降低了硬件的设计和开发难度，同时也可以实现更灵活的功能和更优秀的性能。

二、研究目的和研究内容本课题的研究目的是设计和实现一种基于软件无线电数字化中频接收机的无线电接收系统，主要包括以下内容：1.设计无线电数字化中频接收机的原理，包括信号采集、数字化、中频处理和信号解调等部分。

2.对无线电数字化中频接收机的主要模块进行设计和实现，包括RF 前端模块、基带数字化处理模块和信号解调模块。

3.进行实验验证和性能分析，对系统的灵敏度、动态范围、带宽等参数进行测试和分析。

三、研究方法和技术路线本课题的研究方法主要是基于软件无线电数字化中频接收机的设计和实现，主要技术路线如下：1.进行软件无线电数字化中频接收机的原理研究，包括信号采集、数字化、中频处理和信号解调等内容。

2.针对软件无线电数字化中频接收机的原理，进行系统的设计和实现，其中包括RF前端模块、基带数字化处理模块和信号解调模块等部分。

3.进行实验验证和性能分析，对系统的灵敏度、动态范围、带宽等参数进行测试和分析，从而得出系统性能的优缺点和现实应用的可行性。

四、预期成果和创新点本课题的预期成果是设计和实现一种基于软件无线电数字化中频接收机的无线电接收系统，主要创新点如下：1.采用软件无线电数字化中频接收机的设计方案，实现无线电接收机的灵活性和性能优化。

2.通过实验验证和性能分析，评估系统的性能和可行性，为软件无线电数字化中频接收机的应用提供理论和实践基础。

基于软件无线电的中频数字化技术工程的研究与应用的开题报告1. 研究背景和意义随着无线电技术的不断发展，软件无线电技术受到越来越多的关注。

在软件无线电技术中，中频数字化技术是其中一个重要的研究方向。

中频数字化技术是一种将射频信号转换成数字信号的技术，它可以将传统的射频电路转换为数字电路，从而实现数字处理，具有很高的灵活性和可靠性。

中频数字化技术在无线电领域中有着广泛的应用，例如数字广播、数字通信、数字雷达等。

随着数字化技术的不断发展，中频数字化技术的研究将对无线电技术发展产生重要的推动作用。

2. 研究内容和方法本研究的主要内容包括中频数字化技术的原理研究、中频数字化技术工程的设计与实现、中频数字化技术在无线电系统中的应用等。

其中，中频数字化技术的原理研究包括信号采样、信号混频、数字滤波等方面的研究。

中频数字化技术工程的设计与实现包括硬件设计和软件设计两个方面。

在硬件设计方面，研究人员将设计和制作一个中频数字化板卡，实现对射频信号的数字化处理；在软件设计方面，研究人员将编写相应的程序，实现数字信号处理算法的设计与实现。

最后，研究人员将探索中频数字化技术在无线电系统中的应用，包括数字通信、数字雷达、数字广播等方面的应用。

研究方法包括文献调研、实验研究、系统仿真等多种方法。

在文献调研方面，研究人员将查阅相关文献，了解国内外该领域的最新研究进展和成果。

在实验研究方面，研究人员将利用实验室的设备进行实验验证，验证中频数字化技术的正确性和可行性。

在系统仿真方面，研究人员将利用MATLAB等工具进行系统仿真，探索中频数字化技术在无线电系统中的应用。

3. 研究预期结果本研究的预期结果包括：1）对中频数字化技术的原理有深入的理解和掌握；2）设计和制作一个中频数字化板卡，实现对射频信号的数字化处理；3）编写相应的程序，实现数字信号处理算法的设计与实现；4）探索中频数字化技术在无线电系统中的应用，实现数字通信、数字雷达、数字广播等方面的应用。

软件无线电接收数字中频的设计与实现的开题报告1. 研究背景和意义软件无线电是指利用数字信号处理技术完成射频前端到中频处理的信号处理过程。

相比传统无线电，软件无线电具有灵活性、可重配置性和高性能的优势，成为了现代通信系统的重要组成部分。

而数字中频接收机是软件无线电中的一种典型方案，实现了信号的数字化和处理，并可以通过软件实现各种分类、分析和解码方法。

本文将从数字中频接收机的设计和实现的角度，研究软件无线电技术在第三代移动通信中的应用。

通过学习和探讨数字中频接收机的实现原理和数字信号处理算法，提高软件无线电的能力和可靠性，从而为第三代移动通信技术的发展做出贡献。

2. 研究内容和方法本文将分析数字中频接收机的数据传输模式和数据处理方法，详细介绍数字信号处理算法的基本原理和流程，并阐述数字中频接收机硬件设计的基本原则和实现方法。

同时，基于MATLAB和Simulink软件，实现数字中频接收机，进行仿真和实际测试。

3. 研究的主要内容和预期目标本文的研究内容主要包括：(1) 数字中频接收机的数据传输模式和数据处理方法；(2) 数字信号处理算法的基本原理和流程；(3) 数字中频接收机硬件设计的基本原则和实现方法；(4) 基于MATLAB和Simulink软件的数字中频接收机仿真和实际测试。

预期目标：(1) 理解数字中频接收机的实现原理和数字信号处理算法；(2) 掌握数字中频接收机的硬件设计方法；(3) 能够基于MATLAB和Simulink软件实现数字中频接收机，并进行仿真和测试；(4) 完成可行性研究，为后续设计和应用提供支持和建议。

4. 研究难点和创新点(1) 数字中频接收机的数据传输模式和数据处理方法的研究；(2) 数字信号处理算法的实现和优化；(3) 数字中频接收机硬件设计的实现和测试；(4) 创新网格化设计方法，提高数字中频接收机的可重构性和稳定性。

5. 研究计划第一年：(1) 对数字中频接收机的数据传输模式和数据处理方法开展研究；(2) 实现数字信号处理算法，并进行性能测试；(3) 探讨数字中频接收机硬件设计的基本原则和在FPGA中的实现方法。

中频数字化接收机系统设计与实现的开题报告一、研究背景随着现代通信技术的飞速发展，无线通信系统的需求不断增加，数字化接收机成为了这些系统中的关键性组件之一。

数字化接收机替换了传统的模拟接收机，具有系统性能稳定，现场调试方便等优势。

现有的数字化接收机已经具有较高的精度和可靠性，但是随着技术的不断进步，数字化接收机的性能还有很大的提升空间，尤其是在中频数字化接收机领域。

因此，本文将对中频数字化接收机系统进行研究，设计一种新型的中频数字化接收机系统，以提升其性能和稳定性。

二、研究目的本文的研究目的如下：1.深入研究中频数字化接收机系统的基本原理和架构，掌握其工作流程和关键技术。

2.设计出一种能够满足实际需求的中频数字化接收机，包括对信号进行处理和数字化的模块，对数字信号进行解调和滤波的模块，数据传输和存储模块等。

3.测试和验证设计的中频数字化接收机系统的性能和稳定性，考察其现场应用效果。

三、研究方法本文将采用如下研究方法：1.文献资料研究法：对数字化接收机技术、中频数字化接收机系统等方面的文献资料进行归纳整理，并结合国内外相关研究成果进行分析。

2.理论分析法：以中频数字化接收机系统的基本原理和架构为基础，分析其工作流程和关键技术，并结合实际应用场景进行分析和探讨。

3.系统设计法：根据理论分析结果，设计出一种能够满足实际需求的中频数字化接收机，并进行系统集成和调试。

4.实验验证法：对设计的中频数字化接收机系统进行实验验证，测试和评估其性能和稳定性，考察其现场应用效果。

四、预期研究结果1.深入研究中频数字化接收机系统的基本原理和关键技术，了解数字化接收机技术发展的趋势，提高数字化接收机的水平。

2.设计出一种能够满足实际需求的中频数字化接收机系统，包括对信号进行处理和数字化的模块，对数字信号进行解调和滤波的模块，数据传输和存储模块等，提升数字化接收机系统的性能和稳定性。

3.测试和验证设计的中频数字化接收机系统的性能和稳定性，考察其现场应用效果，为以后数字化接收机系统的设计和研发提供参考。

软件无线电（Software Radio ）的概念自上世纪末提出以来，最近几年取得了引人注目的进展。

数字化中频接收机是软件无线电的重要部分。

软件无线电的主要原理是将数字化推向前端，即是把模数/数模转换器（ADC/DAC ）尽量放在射频端，这是数字化接收机的发展方向，也是软件无线电的理想实现方法。

早期的数字化接收机受ADC 发展水平的限制，采用正交双通道零中频的实现方案，即将射频通过变频变换到零中频（基带），正交解调得到模拟的正交信号之后再进行数字化。

该方案的频率变换主要都在模拟部分实现，数字化较少，不是真正意义上的数字化接收机。

而且，此方案实现起来设备量较大，方案中的正交混频器是模拟器件，得到的正交I ，Q 信号也难以保证幅相正交的精度[1]。

目前比较成熟的数字化接收机理论和实现方案是中频数字化接收机，即将射频信号经一次或二次下变频后，在中频（或高中频）直接采样，再数字下变频到基带，得到正交I ，Q 信号。

软件无线电技术的迅猛发展，使其在航天测控领域的应用成为了可能。

在我国当前的C 频段微波统一测控系统中，中频接收机主要由模拟电路构成，这种结构已经逐渐不能达到测控系统的精度要求。

数字化已经成为中频接收机的必然发展趋势，关于这方面的研究，已经开展了很多[2-6]。

文中设计了一种数字化中频接收机，该方案采用软件无线电思想，并给出了采用FPGA 和DSP 实现该接收机的方法。

1系统工作原理软件无线电的目标和思路是在标准化、完全可编程的硬件平台上，用不同的软件适应通信、测控等业务的各种体制，并实现尽可能多的无线功能，其原理框图如图1所示。

在理想的软件无线电中，系统的所有功能都在一个通用的处理器上用软件实现，原则上允许同一硬件平台支持任何物理层和更高的协议层。

文中所设计的数字化中频接收机的应用了软件无线电的设计思路，在中频70MHz 上进行带通采样。

输入的信号有和路和差路，其中和路信号包含有测距、遥测等信息，而差路信号则含有角误差信息。

基于HSP50415的中频数字化发射机的设计0 引言软件无线电技术已在当今无线通信中得到了迅猛发展，并已逐渐成为通信领域的一个新的发展方向。

软件无线电的基本思想是在一个通用的硬件平台上，通过软件加载的方式并用软件实现所有无线电台的功能。

软件无线电的理想结构是将A／D、D／A 尽可能地靠近天线。

考虑到目前A／D、D／A 的带宽及DSP 的处理能力，一般采用中频采样的软件无线电结构。

1 HSP50415 的功能特点1．1 HSP50415 的内部结构功能HSP50415 由256 级深度的FIFO 数据缓冲器、星座映射器、成形和内插滤波器、复数乘法器、符号率NCO、载波NCO 及双路DAC 组成。

其内部组成如图1 所示。

HSP50415 的信号输入管脚是DIN(0～15)、ISTRB、TXEN 和DATACLK。

数据输入有两种方式：一种是固定符号速率传输方式，一种是猝发传输方式。

在固定符号速率传输方式下，数据将以2 倍采样率进入数据缓冲区，缓冲区为256×32bit的FIFO。

一旦一对I 和Q 数据进入FIFO，数据会以采样率的方式读出。

由于FIFO 可完成一个串并变换，可将一路信号变换成I 和Q 两路信号，因此，其输入端数据率是输出端的2 倍。

而在猝发方式下，当数据满或半满时，FIFO 的标志位可触发DSP 的中断，以通知DSP 停发数据，这时便可读取数据。

I／O 的输入时序如图2 所示。

HSP50415 数字上变频器的内部星座映射图中有一个用户可编程查找表(256×8 bit RAM)，这个查找表能支持I／O 最大位宽为4 bit (256QAM)的数据，可完成各种正交的PM 和AM 基带码映射。

可将I 和Q 数据合并成8 bit 数据作。

航天测控中的中频数字化系统设计的开题报告一、选题背景及意义随着航天技术的不断发展，航天测控的作用越来越重要。

在卫星、飞船等的飞行过程中，需要对其进行测量和控制，以确保其安全和正常运行。

而在这个过程中，中频数字化系统的设计起着至关重要的作用。

中频数字化系统是指通过ADC（模数转换器）和FPGA（现场可编程门阵列）对中频信号进行抽样和数字化，然后再进行数字信号处理或传输的系统。

中频数字化系统能够提高测量精度，并且在信号传输和处理中具有较高的稳定性和可靠性。

因此，在航天测控中，中频数字化系统的设计是必要的且不可或缺的。

二、研究的目的本项目旨在设计航天测控中的中频数字化系统，以实现对信号进行数字化、处理和传输的功能。

具体地，研究的目的包括：1. 掌握中频数字化系统的基本原理和关键技术，了解其在航天测控中的应用和意义。

2. 设计和实现中频数字化系统的硬件和软件部分，包括ADC、FPGA、信号处理算法、通信协议等。

3. 进行测试和验证，评估中频数字化系统的性能和可靠性，并提出进一步的改进意见和建议。

三、研究的内容和方法1. 中频数字化系统的基本原理和关键技术研究对中频数字化系统的基本原理进行研究，了解其组成结构和工作原理。

重点考察ADC的抽样率、分辨率、信噪比等参数的选择，以及FPGA 的逻辑结构和程序设计等方面的技术。

2. 中频数字化系统硬件设计和实现选取合适的ADC和FPGA芯片，设计中频数字化系统的硬件电路和接口，并进行PCB设计和制作。

具体地，需要完成ADC与FPGA的连接和数据传输，以及FPGA的数据处理和信号输出等功能的实现。

3. 中频数字化系统软件设计和实现编写FPGA的程序代码，实现中频数字化系统的数字信号处理、数据存储与传输等功能。

同时，需要设计通信协议，使中频数字化系统能够与电脑或其他外部设备进行通信。

4. 性能测试和验证利用外部信号源进行信号注入，对中频数字化系统进行性能测试和验证，包括测量抽样率、分辨率、信噪比等参数，评估系统的精度和可靠性。

数字化宽带中频接收机技术研究的开题报告
1. 研究背景与意义
近年来，随着信息技术的快速发展，数字化通信技术正日益成为通信行业的主流技术。

数字化宽带中频接收机是数字通信系统中的重要组成部分，其负责信号的接收、解调和解码，对数字化通信系统的接收性能和可靠性具有至关重要的影响。

因此，对数字化宽带中频接收机的技术研究具有重要的现实意义和深远的发展价值。

2. 研究目的与内容
本研究旨在探究数字化宽带中频接收机技术的关键问题，包括数字直接频率合成技术、数字前端滤波器设计、同步与解调技术等方面。

具体研究内容包括：数字直接频率合成技术的研究、数字前端滤波器设计的研究、同步与解调技术的研究、数字化宽带中频接收机的系统设计和性能评估等。

3. 研究方法和技术路线
研究将采用理论分析和实验验证相结合的方法。

首先，通过理论分析和仿真计算，研究数字直接频率合成技术和数字前端滤波器设计的原理和方法；其次，通过实验验证，验证同步与解调技术的有效性和可靠性；最后，通过实际系统设计和性能评估，进一步验证数字化宽带中频接收机的性能和可靠性。

4. 研究预期成果与应用前景
本研究的预期成果是：数字直接频率合成技术的理论和方法、数字前端滤波器设计的原理和方法、同步与解调技术的有效性和可靠性、数字化宽带中频接收机的系统设计和性能评估结果等。

其应用前景为：推动数字宽带中频接收机的研究和应用，提高数字通信系统的接收性能和可靠性，促进信息技术的发展。