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多天线信号合成技术起源于深空探测,该技术不仅可以有效改善信号接收质量,提高资源利用率,同时具有稳定、灵活的工作模式,能够有效弥补现有单一天线接收手段的不足。本文建立了高斯信道下随机布设多天线信号模型,分析了多天线信号合成的主要方案和关键技术,对信号差异估计算法进行了深入研究。设计了基于FPGA+DSP架构的多天线信号合成系统,完成了四通道多天线合成器以及测试信号源的实现。具体内容如下:1.介绍了深空网中多天线信号合成技术应用的特点和发展趋势,建立了高斯信道下随机布设多天线信号模型。分析了多天线信号合成技术的基本原理、关键技术及主要合成方案。2.在多天线信号载波频率差与延时差双参数估计模型的基础上,对信号间差异估计算法进行了深入研究。首先研究分析了基于模糊函数的频率差延时差联合估计算法。而后利用多天线信号的特点,将信号间载波频率差估计近似转化为单音正弦信号频率估计问题,给出了两种基于采样序列相位的快速算法,并分析了频差估计性能。通过计算量和估计范围的综合分析,设计通过“粗搜索+细估计”两步实现频率差与延时差的估计。仿真表明,算法能够得到满足要求的延时估计精度,在非数据辅助条件下得到接近理论限的频率估计精度。3.在软件无线电体系结构下,设计了具有较好通用性与可扩展性的多天线信号合成系统。基于FPGA+DSP架构的数字化中频处理平台,将系统划分为多速率信号处理、信号参数估计、信号差异补偿与合成等模块。分析了多级定点处理字长选取原则,给出一种基于数字AGC的定点字长控制算法,仿真表明算法能够准确实现截短位控制。4.在多天线信号合成系统设计的基础上,针对实际信号给出了四通道多天线信号合成器硬件设计方案与实现。主要包括FPGA端程序设计、中频前端处理、数控自动增益控制的实现、FPGA与DSP高速接口设计以及外部显示与控制模块的实现等。同时设计实现了多路参数可控测试信号源,并在信号源与实际信号条件下对合成器进行了测试,表明硬件合成性能能够接近理论值。