基于FPGA设计自动频率、相位跟踪电路.doc

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基于FPGA设计自动频率、相位跟踪电路
摘要
扩频通信最早应用于军队，可在低功率谱密度下工作，具有保密性强和抗干扰、抗多径衰落等优点，因而具有广阔的应用前景。许多国外公司研制了功能强大的扩频专用芯片，但存在二次开发不灵活的缺点。用模拟方法实现的扩频系统体积大、功耗高、可靠性差。近年来，随着微电子技术和电子设计自动化(EDA)技术的迅速发展，以FPGA和CPLD为代表的可编程逻辑器件凭借其设计方便灵活等特点广泛应用于数字信号处理领域。
本论文主要研究并设计实现了扩频通信接收系统的跟踪模块，接收系统主要由数字下变频、数字匹配滤波器、差分解调、自动频率跟踪处理等模块组成。论文介绍了扩频通信的技术概况、发展和背景，以及无线信道环境。了解了基于扩频技术的无线通信系统的相关原理，包括扩频解扩、调制解调、信道编码、同步等原理，重点研究直接序列扩频的载波同步理论，对锁相环与锁频环进行了理论分析；设计了包括差分解调模块、自动频率控制模块的接收系统方案。基于FPGA设计实现了载波频率跟踪和载波相位跟踪模块，并在QuartusII软件开发环境进行功能仿真及波形仿真。
关键词：扩频通信，FPGA，直接序列扩频，AFC，载波跟踪

DesignofAutomaticFrequency、PhaseTrackingCircuitBasedonFPGA
ABSTRACT
Spreadspectrumtechniqueswhichisusedbythearmy,havetheexcellentcharacteristicsofbeingsecret,concealedandtorejectinterferenceandmulti-pathdecline.Thereforeithasaspreadapplicationforeground.ManyforeigncompanieshavedevelopedmanypowerfulspreadspectrumapplicationICs,whichhavethedisadvantagethatthesecondary-developmentisverylimit.Thetraditionalanalogysystemsexistthedisadvantagesofbigcubage,highpowerconsume,andlowdependability.WiththefastdevelopmentofmicroelectronicsandElectronicsDesignAutomation(EDA)techniques,theprogrammablelogicdevicessuchasFPGAandCPLDhavebeenwidelyusedinthefieldofdigitalsignalprocessingforitsflexibledesignandfastverifying.
Thispapermostlyintroducesandimplementesthereceivingsystem,thereceiverunitmainlyconsistedofthedigitaldownconverter,matchedfilter,differentialdemodulator,outputprocessorandAFCmodule.Andthispaperintroducesthegeneralsituationofspreadspectrumsystem,developmentandbackground,alongwithwirelesschannelenvironment.Werealizethecorrelationtheoryofwirelesscommunicationsystemsbasedontheprincipleofspreadspectrumtechnology,whichtherelativedespreadspectrumofthesignal,basebandmodulationanddemodulation,channelcoding,thesynchronizationandsoon.Thekeystudyofthispaperisdirectsequencespreadspectrumtheory.Italsoanalyzestheoreticallythephaselockedloopandfrequencylockedloop.Ithasdesignedtheprojectofthereceiverunit,whichincludedifferentialdemodulatorandAFCmodule.Itdesig