40810字硕士毕业论文甚高频/超高频无线电频谱监测接收机的设计与实现
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：40810字
论点：监测,频谱,信号
论文概述：
本文是无线电论文，主要搭建实验硬件平台。硬件平台主要包括：射频前端，二极管检波电路，放大电路、A/D 模数转换模块，液晶显示部分以及控制部分。射频前端是由 NXP 频率合成式硅调谐器
论文正文：
第一章导言
1.1研究课题
无线电监测的背景和意义不仅可以为无线电频谱管理提供必要的参数，还可以为陆军制定无线电频谱管理和通信保障计划提供技术支持。无线电频谱监测具有以下实际意义。首先，对电磁环境进行监测，为频带划分和分配以及频率分配提供依据。频谱利用数据可以识别频带中未使用的信道，或者防止向大量使用的信道添加任务。当发现一些频带太拥挤时，这些数据可以用来划分附加频带。通过对频谱利用数据的统计分析，某些频带和频率的使用非常清楚，可以有效地进行频率分配，最大限度地利用频谱资源。其次，监测、定位和调查非法和未知的无线电信号，以维持空的无线电波秩序。通过频谱监测或监测测量，可以检测到造成干扰的未经授权的发射源，还可以识别干扰的原因，如互调产物和杂散发射。无线电移动监测车的跟踪、测量和监测有利于识别和定位非法发射的无线电信号。最后，无线电监控有助于控制合法的无线电用户，以便他们能够在指定的频率上工作并执行指定的服务。在这方面，无线电监测主要识别那些不符合要求的传输信号，包括未经授权的传输信号和一些具有技术缺陷的传输信号。未经授权或有缺陷的传输会造成干扰并影响其他用户的服务。频率规划只能在稳定和协调的环境中进行。
1.2国内外频谱监测的研究现状
欧美国家在无线电频谱监测的建设和使用方面有近百年的经验。他们精神务实，监督方法有效，工作方法规范，都值得学习。这些国家拥有各种无线电监测设备，统一配置和完善的监测网络。应改进台站和频率数据库的建设。日常监控也是非常标准的。同时，监测站具有执法职能，能够及时调查和处理非法电台，从而有效维护空之间的电磁波秩序。他们的机构设置合理，无线电监测和无线电频谱管理人员统一部署在全国各地，不同的监测机构可以密切合作，大大提高了监测效率。同时，这些国家的频谱监测范围也很广，具备短波、超短波、卫星等全信道监测能力。同时，它们还负责监测广播和通信服务的任务，从而有效避免不同服务监测设备之间的重复建设。
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第二章无线电频谱监测接收机概述
2.1无线电频谱监测接收机的基本架构
图2-1是超外差接收机射频部分的基本架构。超外差接收机的工作过程大致如下:从天线接收的信号通过射频带通滤波器，滤除带外干扰，压缩镜像信号，然后由低噪声放大器线性放大，放大后的信号与本振信号混合，下变频为固定中频信号，经过滤波和中频放大后，提取有用信号并解调[7]。
2.2无线电频谱监测接收机的主要技术指标
其次，没有虚假响应动态范围。这个动态范围也称为寄生无干扰动态范围。任何类型的监控接收器都有一定的线性范围。如果有两个以上的信号进入接收机，并超出接收机的线性范围，工作在非线性区域，受非线性影响，那么这些信号相互调制，将发生寄生干扰。输入信号越强，非线性影响越大，寄生干扰越严重，导致接收机无法正常接收信号。当所需的输入寄生干扰电平不超过某个特定值时，对应于该特定值的输入信号电平是没有错误响应的动态范围的上限值[14]。当接收机在密集信号环境下工作时，无虚假响应的动态范围是一个重要的性能指标。该动态范围小于饱和动态范围。监控接收器通常在密集环境中工作，输入信号电平会有很大变化。因此，接收器的动态范围越大越好。
第三章无线电频谱监测接收机的硬件电路实现..............................12
3.1方案设计............................................................12
3.2总体方案框架........................................................12
第4章甚高频/超高频无线电频谱监测接收机软件设计............................24
4.1扫频控制....................................................................24
4.1.1 CD1616LF-4控制.........................................24
第五章系统调试和性能分析..........................................................35
5.1系统硬件和软件调试........................................................35
5.2系统性能分析........................................................35
第五章系统调试和性能分析
5.1系统软硬件调试
本系统调试主要基于子模块调试。每个模块调试成功后，只需做一些修改就可以调试整个机器。由于射频模块的总共11个引脚中没有接地引脚，因此有必要在射频模块的外壳上焊接一个引脚作为接地线。上电后，有必要检查IICSDA和IICSCL是否处于高电平+3.3V..由于检测电路的调试不具备测试温度补偿功能的实验条件，这里只检测到36.13兆赫信号。LM358放大器电路的调试是将额定电压值分别加到两个独立运算放大器的同相输入端，看看运算放大器的输出是输入电压值的14倍还是141倍。模数转换模块的调试是将给定的电压加到某个通道上，并与通过串口打印的实际转换信号进行比较。液晶显示屏上光谱的显示主要是通过画线来实现的。该部分的调试是结合以前的模数转换进行的。将固定的电压值加到模数转换的某个通道上，设置起始频率、结束频率和扫描步长，以测试液晶显示屏上显示的信号大小(单位dBm)和位置是否与预期一致。子模块调试成功后，可以进行整体调试。设定起始频率、结束频率和扫描步长后，系统从起始频率开始以扫描步长为间隔进行调谐、检测、放大、模数转换、液晶显示，最后完成从起始频率到结束频率的扫描监控。
5.2系统性能分析
本系统的测试工具主要包括微电路公司生产的DS4014数字示波器、DG5102任意波形发生器和信号源SSG-4000马力。(1)二极管检测测试在二极管检测电路的输入端增加一个36.13兆赫的信号，信号大小依次为-20dBm、-10dB、0dB、10dB和20dBm。测试数据如图5-1所示。从图5-1可以看出，当输入信号频率为36.13兆赫时，二极管检测电路具有宽的动态范围和良好的输出线性度。(2)接收机性能测试首先测试频率固定和信号功率变化的情况。将开始频率设置为260兆赫，结束频率设置为350兆赫，扫描步长设置为1兆赫。信号源SSG-4000马力产生的频率固定在300兆赫，然后输入信号功率依次变为-40分贝、-30分贝、-20分贝、-10分贝、0分贝、10分贝和20分贝。测试数据见表5-1。
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第六章总结与展望
基于这一实际应用背景，设计了一种简单、便携的甚高频/超高频无线电频谱监测接收机。主要工作包括:
(1)搭建实验硬件平台。硬件平台主要包括:射频前端、二极管检测电路、放大电路、模数转换模块、液晶显示部分和控制部分。射频前端由恩智浦频率合成硅调谐器实现，由IIC总线控制，实现射频滤波、低噪声放大、下变频和频道选择。在获得36.13兆赫的中频信号后，基带信号由二极管检测电路解调，二极管检测电路由两个HMPS-2822组成。检测输出信号根据信号大小选择相应的放大倍数与否，然后进入S3C2440片内模数转换器实现模数转换，最后在液晶显示屏上显示预设频率间隔内的频谱占有率。整个装置以三星S3C2440为主控制器。
(2)接收器控制软件的准备。软件主要包括调谐器控制、模数转换、频谱显示(包括UCGUI移植)和接收机主控程序。
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参考文献(省略)