多通道高速通信信号源研究与实现开题报告

 2022-04-08 08:04

1. 研究目的与意义

众所周知,信号发生器在现代通信、雷达、仪器仪表等等领域扮演着重要角色。产生各种信号的主要有两种方式:模拟方式和数字方式两种。频率合成是一种通过一系列频城中的线性运算,以一个或者多个稳定性高、精确度高的频率源作为参考,得到同样稳定和精确的大量离散频率的技术。相应的,频率合成器就是用来实现频率合成功能的装置,因此频率合成器在通信系统、雷达系统中都扮演着极其重要的角色。随着电子技术的不断发展和应用要求的提高,对频率合成器的功能要求越来越多,性能要求也逐渐增高。十九世纪八十年代以前,信号发生器全部属于模拟方式,通过电阻、电容、电感等组成振荡回路,产生正弦或其他函数波形,频率的变化靠机械驱动可变元件如电容,电感等来完成。

十九世纪八十年代以后,随着数字信号处理技术与数字信号处理器件的不断发展与完善,信号发生器开始逐步采用采用数字电路,从而推动了频率合成技术快速的发展。频率合成技术在无线电技术的各个领域中都得到了广泛的应用,例如在通信、雷达、导航、干扰抗干扰、卫星通信、逼测遥控、广播电视及现代测量仪器仪表中都有应用。信号源是许多电子设备研制、生产及测试的重要组成部分,用来分析研究被测试设备产品的性能状况。但是,通信、雷达等技术的快速发展背景下,尤其是多通道通信、多输入多输出( multiple- input multipl-output,mimo) 通信、测向定位雷达、相控阵雷达等电子产品设备的研发、生产过程中,对多通道通信设备,尤其是多通道信号发生器的要求越来越高。不仅需要信号源能同时产生多个通道相同或者不同的信号类型,而且要求信号源各个通道间具有一定的相位关系,主要用于测试通信、雷达等产品输出的各个通道之间的相参特性、测试多通道通信、雷达等产品的性能。而上述这些应用场景,传统信号发生器无法满足测试需求。因此,为了使产生的信号能够满足实际测试需要,研制一种低成本.多功能、性能指标良好的信号源具有现实意义。

为此,本文设计了一种可以基于32位微控制器和直接数字频率合成技术(dds)相结合的多种信号类型、四通道、相位可调的信号源设计方法。该信号源使用低成本、高性能的stm32,并充分利用其资源丰富、速度快、可用管脚多等特点,配以高采样率、通道独立、高且稳定分辨率的ad9959 dds芯片产生独立多通道频率、相位、幅度可调信号,并通过ad9959内置高速dac实现数模转换。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

设计实现一种基于32位微控制器处理下的多通道高速通信信号源。系统采用a/d-arm-dds 硬件架构,模块化设计,通过使用 dds 保证输出信号的准确性和稳定性。系统各模块间采用高速通信方式进行数据传输。通过触摸屏等输入设备,选择相应的信号模式,设置所需要的频率、相位等参数。有需调制语音信号情况下,由stm32内置adc和外围偏置电路组成信号采集部分,系统对输入的信号进行单声道采样。软件上使用spi总线方式实现控制,设置通道寄存器启用目标通道并在相应的通频率和相位寄存器设置对应的频率调谐字和相位偏移字。于stm32 ad9959dds芯片的硬件平台通过高速存储器查表完成数字形式信号生成和信号处理,经ad9959内置dac转换成模拟信号输出。最后通过在ad9959的信号输出端连接低通滤波器将dac输出信号中的高次谐波滤除,最终实现所需信号的输出。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

1、采用dds(直接数字合成技术)实现合成通信信号;

2、采用高性能的ad9959作为关键器件来实现;

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4. 参考文献

[1]tierney j,rader c.a digital frequency synthesizer[ j].ieee trans on audio and

electroacoustics,1971,19(1):48-57.

[2]孙浩. 一种多通道脉冲超宽带接收系统设计与实现[d].中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心),2020.

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5. 计划与进度安排

2022年1月5日-2022年3月1日,有针对性的学习课题相关资料,学习相关学科的基础知识,学习实验所需软硬件的相关知识。

2022年3月2日-2022年3月20日,设定实验方案,采集实验数据。

2022年3月21日-2022年4月25日,进一步理论分析,进行实验,开发相关软硬件系统。

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