中频正交解调仿真及实现

第36卷第5期 电 讯 技 术 Vol.36No.51996年10月 TELECOM M UNICATION ENGINEERING Oct.1996●学术论文与技术报告中频数字化及数字式正交解调*戴庆芬**关键词:正交解调,数字式下变频,正交相位误差,镜频抑制[摘要]本文介绍用数字式下变频法实现中频正交解调的基本原理及主要性能。

一、引 言现代通信或雷达设备为获得高性能,往往在接收端采用正交信道。

传统的模拟混频正交解调方法很难保证正交两路具有精确的幅度一致性和相位正交性,从而引入了不希望有的镜频分量。

此外,模拟元件的老化特性是一项随时间变化的过程特性,难以控制。

模拟电路的温度特性,生产性能重复性等方面都是与数字电路无法相比的。

因此设备尽可能数字化是人们的愿望。

目前设备的数字化已由视频推向中频。

数字化正交解调有很多方法,如FFT法;希尔伯特变换法;直接乘cosx 、sinx 等方法。

近年来有些学者不断完善了一种数字下变频变换算法,使实现时硬设备最少,性能优良。

本文对此类方法进行归纳分析,作如下介绍。

二、数字下变频中频解调器1.实现方法[1]数字式中频解调器实现框图如图1所示。

中频信号中心频率f o ,抗混叠滤波器截止频率2f o ,中频信号经A /D 采样后直接与一个复本振信号相乘,然后经低通滤波器输出。

该滤波器带宽决定于基带信号带宽。

图1　数字式中频解调框图*本文于1996年6月14日收到。

**电子工业部第十研究所,研究员2.数学描述中频信号f I F (t )=A (t )cos 〔2 f o t + (t )〕=A (t )cos (t )cos 2 f o t -A (t )sin (t )sin 2 f o t =I (t )cos 2 f o t -Q (t )sin 2 f o t(1) 中频信号经A /D 取样后为f IF 〔r 〕,r 是中频信号每一同期内样本数。

复本振信号f L O =ex p (-j 0r T )T 是中频信号取样周期(秒), 0为中心角频率。

2FSK正交调制解调的设计与仿真实现摘要：通信技术的发展为现代沟通交流提供了很大的便利，通信仿真技术是对设计的通信系统进行模拟仿真的一门科学技术，以提升系统的可用性。

现代通信系统分为无线通信和有线通信，在各个领域发挥越来越重要的作用，MATLAB是实现通信仿真的重要技术手段，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。

利用它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合通信系统和各种多速率系统，也可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。

它是一个强有力的动态系统分析工具，可进行包括数字信号处理系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析。

关键词：2FSK正交调制解调；设计应用；仿真1.MATLAB简介MATLAB是目前流行的用于科学研究、工程计算的软件，起源于矩阵运算，并已经发展成为一种高度集成的计算机语言。

MATLAB具有强大的数学运算能力、方便实用的绘图功能及语言的高度集成性，除具备卓越的数值计算能力之外，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真、实时控制等功能。

在通信领域MATLAB更是优势明显，因为通信领域中很多问题是研究系统性能的，传统的方法只有构建一个实验系统，采用各种方法进行测量，才能得到所需的数据，这样不仅需要花费大量的资金用于实验系统的构建，而且系统构建周期长，系统参数的调整也十分困难。

而MATLAB的出现使得通信系统的仿真能够用计算机模拟实现，免去构建实验系统的不便，而且操作十分简便，只需要输入不同的参数就能得到不同情况下系统的性能，而且在结构的观测和数据的存储方面也比传统的方式有很多优势，MATLAB在通信仿真领域得到越来越多的应用。

2.数字调制2FSK2FSK信号可以看作两个不同载频的ASK信号的叠加，2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。

可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。

中频正交解调仿真及实现
林澄清;赵修斌;王翔
【期刊名称】《舰船电子对抗》
【年(卷),期】2010(033)002
【摘要】针对某型精密进场雷达(PAR)中频相干检波存在的缺点,采用中频采样和正交解调的方法进行数字中频信号处理改进.在Matlab中进行回波中频信号的模拟、平衡式相位检波和数字正交解调的分析仿真,最后结合高速AD9226和复杂可编程逻辑器件(CPLD)技术提出中频数字化的工程设计方法,对工程实践具有一定的参考意义.
【总页数】4页(P79-82)
【作者】林澄清;赵修斌;王翔
【作者单位】空军工程大学,长春,130022;空军工程大学,长春,130022;空军工程大学,长春,130022
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.雷达中频正交解调仿真及实现 [J], 林澄清;赵修斌;张光景
2.基于多相滤波的正交采样零中频数字化接收及QPSK高速解调的FPGA实现 [J], 赵国栋;徐建良
3.中频数字正交解调接收机的研究及实现 [J], 王学娟;秦宁宁;山秀明;徐保国
4.二次雷达数字接收机的中频带通采样和数字正交解调及其实现 [J], 罗丽;黄勇
5.中频数字正交解调接收机的研究及实现 [J], 王学娟; 秦宁宁; 山秀明; 徐保国因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

实验十 QPSK实验（正交调制）一、实验目的1、学习QPSK中频调制器原理。

2、正交调幅法QPSK中频调制器硬件实现方法。

3、数字中频调制方式与频带利用率。

二、实验仪器1、计算机一台2、通信基础实验箱一台3、100MHz示波器一台4、频谱分析仪一台5、螺丝刀一把三、实验原理QPSK系统在现代数字通信中起过重要作用，由于该系统稳定性好、门限特性好、电路实现简单等优点在数字通信和卫星通信中得到广泛应用。

直至数字通信发展到今天，QPSK系统仍然在进一步广泛应用，例如在无线数据传输系统宽带双向网络的上行信道、卫星电视等。

正交调幅法实现QPSK中频调制器的原理框图如图10-1所示。

主要由5个模块组成：(1)时钟源(2)FPGA组成的“基带信号处理”电路(3)载波发生器(4)正交调制器(5)中频滤波放大图10-1 QPSK中频调制器原理框图调制器的主要技术指标是：(1)信码率8Mb/S(2)中频频率35M（可微调）(3)采用模拟乘法器方式QPSK调制(4)调制输出电平大于500mv四、实验内容及步骤1、在MAXPLUSⅡ设计平台下进行电路设计QPSK调制器中，基带处理电路由2分频器、伪随机码发生器nrz、扰码sc、串并变换sp、四相差分编码ccodera组成，如图10-2所示。

wire图10-2 QPSK调制器基带处理电路FPGA引脚定义：CLK 83 脚（外部16.9M 时钟）1/2cp 37 脚NNRZ 39 脚X 40 脚（并行输出1）Y 48 脚（并行输出2）X11 50 脚（并行输出1送到乘法器12脚）X12 52 脚（并行输出2送到乘法器5脚）参考MAXPLU SⅡ的操作方法进行电路编译和仿真。

2、实验板设置(1)接通SW_6（用短路块），晶体振荡器X1产生16.9344M时钟信号，T8为该时钟频率的测试点。

(2)K2的“1”脚置“ON”。

将16.9344Mc时钟信号送到FPGA第83脚（全局时钟脚）。

移动通信系统中正交频分复用系统的仿真与实现(基于MATLAB)正交频分复用系统的仿真与实现。

正交频分复用的应用意义近年来，无线通信技术正以前所未有的速度发展。

由于用户对各种实时多媒体服务需求的增加和互联网技术的快速发展，未来的无线通信和技术将有更高的信息传输速率，为用户提供更大的便利，其网络结构也将发生根本性的变化。

随着人们对数据的需求、通信的个性化和移动性，正交频分复用技术已经广泛应用于无线接入领域。

正交频分复用是一种特殊的多载波传输方案，它结合了数字调制、数字信号处理和多载波传输技术。

它目前被认为是频谱利用率最高的通信系统。

它具有传输速率快、抗多径干扰能力强的优点。

目前，数字音频广播(DAB)和地面数字视频广播(DV B)中的正交频分复用技术——由于用户对各种实时多媒体服务需求的增加和互联网技术的快速发展，未来的无线通信和技术将有更高的信息传输速率，为用户提供更大的便利，其网络结构也将发生根本性的变化。

随着人们对数据的需求、通信的个性化和移动性，正交频分复用技术已经广泛应用于无线接入领域。

正交频分复用是一种特殊的多载波传输方案，它结合了数字调制、数字信号处理和多载波传输技术。

它目前被认为是频谱利用率最高的通信系统。

它具有传输速率快、抗多径干扰能力强的优点。

目前，正交频分复用技术被用于数字音频广播和地面数字视频广播。

首先，选择导频信息。

由于信道通常是衰落信道，信道需要被连续跟踪，所以导频信息也必须被连续发送。

二是设计复杂度低、导频跟踪能力强的信道估计器。

(3)信道编码和交织为了提高数字通信系统的性能，信道编码和交织是常用的方法。

对于衰落信道中的随机误差，可以采用信道编码。

对于衰落信道中的突发错误，可以使用交织技术。

(4)降低峰均功率比由于正交频分复用信号是时域中的N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号全部由峰值相加时，正交频分复用信号也将产生最大峰值功率，它是平均功率的N倍。

虽然峰值功率出现的概率很低，但是为了以高PAPR传输这些正交频分复用信号而不失真，导致极低的传输效率，接收端还需要前端放大器和模数转换器的高线性度。

中频数字化正交解调结构介绍
传统的中频数字化正交解调系统中芯片选择的限制及成本的大幅上升。

为此提出了一种新的中频数字化正交解调系统结构，在保留高速A/D的高数据率输出的同时，大幅降低现场可编程门阵列工作频率，并进行了仿真，验证了系统结构的可行性。

1 数字正交解调原理
数字正交解调结构如图1所示，参考和回波中频模拟信号经由2个A/D转换器同步采样量化，然后把数据送入现场可编程门阵列(FPGA)中实现数字下变频。

在FPGA中，将参考中频的采样结果输入数字锁相环进行锁相之后，产生2路正交的数字中频载波信号。

分别与回波中频信号的采样结果相乘，实现频域的搬移。

再分别进行数字滤波得到I、Q 2路正交数字基带信号后，将数据输出至后端数据处理单元。