基于高速ADC和FPGA的IR-UWB相干接收机设计

为了探索超宽带（UWB）技术的空间应用,设计了一款脉冲无线超宽带（IR-UWB）的全数 字化相干接收机。本系统利用高速采样芯片ADC08D1000对IR-UWB信号进行双通道交织 采样,接下来利用Xilinx FPGA对采样数据进行降速处理。按照二分搜索、相干捕获 、脉冲跟踪的方案进行接收系统设计,并对该接收机进行了实际测试。最终实现了1 ns 脉宽的IR-UWB信号的正确接收和1 Mb/s码速率的OOK编码通信。     

基于FPGA的宽动态范围DPSK解调器设计

为了解决大多普勒频移、猝发通信条件下传统接收机结构复杂的问题,设计并实现了一 种基于FPGA实现的宽动态范围全数字DPSK基带接收机。采用1 bit A/D带通采样技术和差分 检测技术,在最大40 kHz多普勒频移条件下实现了70 dB动态范围。该技术已用于 某低成本毫米波数据通信系统中,实现了码速率为10 Mbit/s、动态范围大于70 dB的D PSK信号解调,系统误比特率为10-6。     

一款光学瞬时测频接收机

采用时间波长映射技术，研制了一款40 Gsample/s高速光采样瞬时测频接收机原理样机。该样机摆脱电模数转换器的电子瓶颈，突破高速高品质光采样脉冲的产生、光电接口匹配和高效瞬时测频软硬件实现等关键技术，能够实现近20 GHz带宽内信号的采样、量化及瞬时测频。     

8 mm脉冲磁控管测云雷达测速多普勒化

8 mm磁控管发射样本中频信号的起始相位随机分布,脉间频率抖动范围为±2 MHz ,脉内频率变化为500 kHz。为了克服这些问题,提出了一种适合于国内第一套毫米波 脉冲 磁控管测云雷达的测速多普勒化算法,幅度信息从回波数字下变频经低通滤波器后直接提取 , 相位信息由零中频回波IQ信号与发射样本IQ信号进行复卷积提取,并算法仿真结果表明多 普 勒频率误差不超过4 Hz。基于FPGA技术实现了测速多普勒化算法,利用高速缓存的设计 思想 实现了复卷器的优化,利用CORDIC算法实现了幅度与相位的高精度提取,并完成了算法在实 际 雷达系统中的测试,雷达的脉冲重复频率为1 000 Hz,多普勒频率在-496～500 H z范围内,雷 达终端显示的速度值与理论值一致;回波信号幅度值为-76～6 dBm,得到的速度值 与理论值 一致。经过该算法处理的地物杂波回波的多普勒速度在零值附近分布,云体目标的回波速度 图清晰可见。该算法已经成功应用于8 mm脉冲磁控管测云雷达系统。     

60 GHz芯片间无线互连系统中的Rake接收性能

在60 GHz芯片间无线互连信道中存在着多径干扰问题,采用Rake接收是提高系统性能的重要手段。针对脉冲超宽带（IR-UWB）的芯片间无线互连系统,分析了多径信道下Rake接收机的误码性能。在IEEE 802.15.3c信道模型基础上,对不同分支数以及不同合并方案下的选择Rake（S-Rake）和部分Rake（P-Rake）接收机误码性能进行了研究。仿真结果表明采用支路数为2的P-Rake在数据速率为10 Gb/s时仍具有良好的抗多径性能,这为芯片间无线互连系统的Rake接收方案提供了技术参考。     

新型小型化超宽带功率分配器

利用长为四分之一波长、两端交叉短路的对称耦合微带线和长为四分之三波长折叠微带线并 联结构,提出一种新型小型化超宽带功率分配器。在等效传输线模型的基础上,采用奇偶模 分解方法对其进行 了理论分析,给出了参数设计方程。利用HFSS仿真优化一个微带结构的超宽带功率分配器。 仿真和测量结果表明,通带内插入损耗小于2 dB,输入输出端口的回波损耗分别大于 10 dB和7 dB ,隔离度大于6 dB,高频带外插入损耗在13～20 GHz范围内大于20 dB。该结 构尺寸仅为28 mm×32 mm,具有小型化的特点。     

应用于无线USB的小型超宽带阻带天线

设计了一种用于超宽带无线通信系统的小型化天线。该天线贴片尺寸为20 mm×15 mm ×3 mm,采用U形折叠结构和渐变结构相结合,可使天线具有超宽带特性。为 了减小对无线局域网（WLAN）系统5 GHz频带的干扰,天线采取了叉形谐振结构来实现对相应频带的抑制。采用仿真软件分析了该天线阻抗带宽和不同频点处的辐射方向图。仿真和实测结果显示,该天线在25～4.67 GHz和628～12 GHz内S11<-10 dB,在47～6.2 GHz内S11>-10 dB,因而有效产生带阻特性。     

利用虚载波技术抑制舱内超宽带信号对第二代“北斗”卫星信号的干扰

抑制超宽带信号对第二代“北斗”卫星信号的干扰,是实现超宽带无线通信系统在 机舱环境中应用的前提之一。将虚载波技术应用到超宽带信号中,缩短了舱内超宽带信号发 射 机和“北斗”卫星导航接收机之间的安全距离,满足了机舱物理空间尺寸限制。在超宽带信 号 发射功率不变的情况下,利用超宽带信号舱内传播模型,计算了满足“北斗”卫星导航接收 机 门限接收信干比条件下采用虚载波技术前后的安全距离。理论计算结果显示,虚载波技术将 安全距离从48 m减少到1.8 m,仍然能够满足“北斗”卫星导航接收机误码率要求 。建立了系统仿真模型,仿真了误码率与安全距离的关系,仿真结果与理论计算结果一致。 该方 法对舱内超宽带信号干扰有抑制效果,在机舱超宽带无线通信环境中具有可行性和实用性。     

一种采用组合陷波结构的新型超宽带平面天线

首先提出了一种小型平面超宽带天线的设计。天线采用FR4印刷电路板制作,由共面 的叉形辐射单元和多边形缝隙构成,整体尺寸为30 mm×28 mm×0.8 mm。采用 HFSS软件对天线进行了优化设计和参数分析。然后,通过在叉形辐射单元增加微带开路枝节 并且在地板开一对倒L形细裂缝的办法,设计了组合陷波结构的超宽带天线。实验表明：组 合陷波结构天线在51～5.9 GHz阻带内,回波损耗的最大值达-1.5 dB,与常规的 单陷波结构超宽带平面天线相比较,其回波损耗频率曲线更为陡峭,从而能更有效地提高 超宽带通信系统抑制无线局域网设备所带来干扰的能力。     

一种雷达频率源的简易设计方法

针对传统多功能雷达频率源方案复杂、体积大、成本高的缺点,提出了一种雷达频率源的简易设计方法。该方法基于高频主振分频的频率合成方案,并通过信号频率的组合设计进一步简化了电路形式,成功实现了某型雷达所需的线性调频激励源、捷变频本振源、多普勒模拟源、采样时钟等多路信号的输出,X频段信号相位噪声达-106 dBc/Hz@1 kHz和-114 dBc/Hz@10 kHz,跳频时间小于2 ??s,性能指标与采用直接频率合成实现的雷达频率源相当。