● 摘要
在现代电子系统中，数字化成为发展的必然趋势，超宽带中频接收机作为通信系统的重要组成部分也不例外。超宽带数字接收机尽可能靠近前端进行ADC采样，利用DSP、FPGA等可编程器件对截获的信号进行处理，实现超宽带信号的同步、估计、调制解调。随着数字信号处理芯片的飞速发展，接收机的性能需求也在不断提升，对数字信号的采样速率和处理速度提出了更高要求。论文主要基于超宽带通信系统，研究并设计了一款超宽带中频接收机硬件系统。本文首先从系统结构出发，分析了一般中频接收机结构，最终采用了基于FPGA+DSP的经典硬件系统结构。论文对整个接收机的硬件系统设计进行了详细的描述，分析了中频接收机原理图设计和电路板图布局布线的具体过程。在制版完成后，按照软件无线电的设计方法，完成了接收机基本通信功能调试以及FPGA内的功能模块设计的代码编写和功能调试。FPGA内的功能模块主要包括数字下变频、频域相关处理和序列快速同步算法等。本文讨论了基于多相滤波法的数字下变频技术和基-22FFT的频域相关处理方法，并给出了相应的硬件实现结构。“数字下变频+频域相关处理”的信号处理模式不仅用于超宽带通信接收机中，在其它数字信号处理系统中也有着广泛的应用。文章给出了该模式在PD雷达信号处理的成功应用案例，并完成了地面对接和挂飞实验。从系统的性能角度考虑，在本文最后给出了四路并行实现数字下变频和频域处理的实现方法，系统在硬件条件不变的情况下，能够适应更高的采样率，该超宽带中频接收机具有更广泛的应用环境。