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软件锁相环研究与接收机的设计

作　者: 宋伟先
导　师: 卢逢春
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: CW脉冲跟踪滤波软件锁相环接收机
分类号: TB51
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 407次
引　用: 2次
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内容摘要

水声信号处理中,由于声纳与目标间的相对运动会引起信号的频率偏移,为了提高信噪比,得到不同时刻不同频率的被测信号,希望使用窄带滤波器。但是,对于中心频率不断变化的CW脉冲信号,使用常规的硬件窄带滤波器很难实现对其跟踪滤波。锁相环已经成为电子设备中常用的部件之一,广泛应用于通信、航天、测量、电视、电机控制等领域。信号的跟踪滤波技术现已得到学界足够的重视,且已取得了大量研究成果。但国内外的研究大都只针对连续信号展开,对于CW脉冲信号进行锁相跟踪的研究却鲜有见诸于文献。本文从锁相环技术的基本理论出发,利用Matlab软件仿真分析了系统参数对锁相环捕获和跟踪性能的影响:基于DSP平台编程设计了软件锁相环,实现了对CW脉冲信号的锁相跟踪。同时,本文对接收机的硬件电路进行了研究设计。在模拟接收机的设计上,为了获得各通道间良好的相位一致性,充分考虑了滤波器类型、电路布局和元件精密度等方面的问题。并对元件值的计算作了详细的讨论,给出了设计参数。实验表明:本文设计的软件锁相环、接收机硬件电路均性能良好,且互相协调运行情况正常:实现了预定的功能需求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 引言  10-11
  1.2 锁相技术简介  11-12
    1.2.1 锁相环的基本概念  11
    1.2.2 锁相环的基本特征  11-12
    1.2.3 锁相环的分类  12
  1.3 锁相技术的发展状况  12-14
  1.4 论文的主要工作  14-16
第2章锁相技术原理  16-29
  2.1 锁相环的构成及工作原理  16-17
    2.1.1 锁相环的构成  16
    2.1.2 锁相环的工作原理  16-17
  2.2 锁相环的数学模型  17-23
    2.2.1 鉴相器的数学模型  17-19
    2.2.2 环路滤波器的数学模型  19-21
    2.2.3 压控振荡器的数学模型  21-22
    2.2.4 环路的整体数学模型  22-23
  2.3 软件锁相环原理及模型  23-26
  2.4 环路的捕获带与同步带  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章锁相环的参数设计与仿真分析  29-42
  3.1 锁相环参数的设计  29-30
  3.2 三种典型暂态相位信号的仿真  30-35
    3.2.1 阻尼系数对频率阶跃信号的响应  30-32
    3.2.2 阻尼系数对相位阶跃信号的响应  32-34
    3.2.3 阻尼系数对相位加速度信号的响应  34-35
  3.3 自然谐振频率对锁相性能影响  35-37
  3.4 信噪比对锁相环的性能影响  37-39
  3.5 CW脉冲信号的锁相跟踪仿真  39-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章锁相环的DSP编程实现  42-55
  4.1 系统硬件结构  42-45
    4.1.1 A/D接口电路  42-44
    4.1.2 DSP器件简介  44-45
  4.2 DSP软件的设计  45-49
    4.2.1 软件流程  45-48
    4.2.2 定点DSP中数的表示方法  48-49
  4.3 性能实验  49-54
  4.4 本章小结  54-55
第5章模拟接收机的设计  55-63
  5.1 接收机的结构  55-56
    5.1.1 接收机电路主要技术指标  56
  5.2 接收机硬件电路的设计  56-62
    5.2.1 运放器件的选取  56
    5.2.2 前端差分放大电路  56-57
    5.2.3 滤波电路的设计  57-62
  5.3 接收机性能测试  62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的研究成果  68-69
致谢  69-70
附录  70

软件锁相环研究与接收机的设计

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