基于AD9361的UQPSK调制解调器的设计与实现
发布时间：2020-04-07 16:28
【摘要】：随着近些年来无人机行业急速发展,其应用范围和应用需求明显增加。从军事侦察的角度来说,无人机可以实现高分辨率的影像采集,但卫星遥感却常常因层云遮挡获取不到信息,而且无人机使用灵活成本低廉,可以说是遥感卫星的有效补充,并且与有人飞机相对比,避免了飞机驾驶员的伤亡。在民用方面,无人机也扮演着重要角色,在救灾抢险、视频拍摄、航空遥感领域和电力巡检等领域用途十分广泛。无人机数据链系统是无人机应用在各领域决定其性能优劣的重要组成部分。本课题针对无人机高清图像传输的功能和性能需求,设计实现无人机与地面站的数据链系统。目前,UQPSK调制解调技术广泛应用于无人机测控系统中,这得益于其频谱利用率高和使用灵活等特性,无人机目前正朝着智能化小型化的方向发展,本文基于AD9361在FPGA上设计实现UQPSK调制解调器,通信性能良好并能实现设备的小型化,便于搭载在无人机上。本课题主要研究内容涵盖以下主要内容,UQPSK调制解调器基本原理分析、UQPSK调制解调器设计、射频前端AD9361的开发设计和UQPSK调制解调器的FPGA硬件实现。首先从原理介绍了UQPSK调制解调器的通用理论知识,随后根据实际需求和系统设计指标设计了UQPSK调制解调器,仿真了各个主要功能模块设计过程,给出了信号流各个主要部分的时频域波形,并对所设计的UQPSK调制解调性能进行了分析和仿真,验证了设计的正确性,对实际FPGA实现有一定的指导意义。最后,先介绍了所使用的硬件平台,对芯片选型做了一定的分析,对AD9361的功能和配置实现做了简要的说明,随后在FPGA上进行UQPSK调制解调器的硬件实现,发射机的实现主要包括信息的扩频,以及成型滤波和LVDS接口的实现等,接收机的FPGA实现主要对扩频码捕获跟踪模块,Costas环模块和信息解调模块等进行了详细的实现说明,最终完成整个调制解调器的设计与实现,经过实际测试达到系统设计指标要求,满足实际应用需求。
【图文】：
图 1-1 UQPSK 调制解调器的硬件结构 UQPSK 调制解调器进行通用理论层面分析，再计了适合的 UQPSK 的调制解调器，验证设计方进行分析。其次，完成射频通道的设计，该部分的功能，这部分主要研究 AD9361 的配置以及关性能测试。最后也是本论文的重点内容，在，在 FPGA 上实现发射机和接收机，其中接收机是获和跟踪，载波同步环路的设计与实现等。本课容：制解调器的基本原理。制解调器的方案设计。制解调器的 FPGA 硬件实现。节，内容如下：了 UQPSK 调制解调器研究的意义，课题的来序列扩频技术的发展过程，简单叙述了国内外的
图 4-2 XC7Z020 系列 FPGA 逻辑资源最终实现完成后的资源占用情况如表4-1所示，可见除了时钟管理资源，该解调器资源占用率最多也没有过半，尚有很多资源留给后续的应用层开发等的实现[50]。表 4-1 UQPSK 调制解调器资源消耗硬件资源 使用数目 可用数量 使用率FF 29337 106400 27.57%LUT 23677 53200 44.51%I/O 50 125 40.00%BUFG 15 32 46.88%LUTRAM 2300 17400 13.32%MMCM 3 4 75.00%BRAM 55 140 39.29%关于射频芯片的选择，为满足小型化的设计需求，必须选择射频芯片代替分件，使射频前端尽量小型化。根据采样率、射频频率范围等指标参数，最终选AD9361作为射频前端。AD9361是一款高集成度的射频芯片，其基本结构如图示，，可见它内部集成了两个发射通道和两个接收通道，每个通道均有一对DA
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN915.05;V279
本文编号：2618127
【图文】：
图 1-1 UQPSK 调制解调器的硬件结构 UQPSK 调制解调器进行通用理论层面分析，再计了适合的 UQPSK 的调制解调器，验证设计方进行分析。其次，完成射频通道的设计，该部分的功能，这部分主要研究 AD9361 的配置以及关性能测试。最后也是本论文的重点内容，在，在 FPGA 上实现发射机和接收机，其中接收机是获和跟踪，载波同步环路的设计与实现等。本课容：制解调器的基本原理。制解调器的方案设计。制解调器的 FPGA 硬件实现。节，内容如下：了 UQPSK 调制解调器研究的意义，课题的来序列扩频技术的发展过程，简单叙述了国内外的
图 4-2 XC7Z020 系列 FPGA 逻辑资源最终实现完成后的资源占用情况如表4-1所示，可见除了时钟管理资源，该解调器资源占用率最多也没有过半，尚有很多资源留给后续的应用层开发等的实现[50]。表 4-1 UQPSK 调制解调器资源消耗硬件资源 使用数目 可用数量 使用率FF 29337 106400 27.57%LUT 23677 53200 44.51%I/O 50 125 40.00%BUFG 15 32 46.88%LUTRAM 2300 17400 13.32%MMCM 3 4 75.00%BRAM 55 140 39.29%关于射频芯片的选择，为满足小型化的设计需求，必须选择射频芯片代替分件，使射频前端尽量小型化。根据采样率、射频频率范围等指标参数，最终选AD9361作为射频前端。AD9361是一款高集成度的射频芯片，其基本结构如图示，，可见它内部集成了两个发射通道和两个接收通道，每个通道均有一对DA
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN915.05;V279
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1 倪坤臣;基于AD9361的UQPSK调制解调器的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2019年
本文编号：2618127
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