基于QPSK的遥测无线通信设备的设计与实现

发布时间：2020-05-03 12:42

【摘要】：在航空航天的无线通信领域,作为飞行器各项指标参数的监测手段的重要途径,无线通信技术的高速发展为我国的军事及国防事业做出了很大的贡献。无线通信技术作为一种现代信息技术,包含了信息采集、处理和发送三大环节。随着我国通信基础技术的飞速发展,无线通信技术在我国飞行器的研制、实验以及使用过程中发挥了重要的作用。在航天航空领域,无线通信系统需要同时满足参数种类多、作用距离远、抗干扰能力强等方面的要求。为满足这些条件,本文设计了采用QPSK调制方式、大功率的遥测无线通信设备。该遥测通信设备首先基于FPGA实现码元数据的插值和滤波等数字信号处理功能,再通过直接数字频率合成技术在产生中频信号的同时进行数字调制,再配合能产生可控的多频率波形的射频本振模块、滤波模块以及功放模块,最终实现了遥测无线通信系统的设计。该设备在数字调制模块采用QPSK方式,具有精度高、占用带宽小、兼容性强等优点;在射频本振模块使用内部集成了宽带VCO的专用锁相环芯片,产生的射频信号具有很好的相位噪声,并且可以在很宽的频带范围内选择信号频点;在功率放大模块采用两级放大,能够实现28dB的增益。经过测试,设计的电路满足预期要求,能够输出2250MHz的射频信号,输出功率可以达到32dBm,可以实现10公里的通信距离。
【图文】：

带宽B 2 | | + 22 2码率 < < 率和系统误码率。频带利用率，减少码间串扰具代表性的是 QPSK（正交制方式的频带利用率是 2PS方法，利用载波的四种不同6]。矢量分析图如图 2.2 所示位表征。

图 3.1 硬件总体设计图遥测通信设备的电路结构大概可以分为 5 个模块进行设计，包括 FPGA 控制环路、DDS 外围电路、混频电路、功率放大电路。其中各模块分别实现的功能如FPGA 控制电路：FPGA 芯片使用的是 Xilinx 公司 Spartan-6 系列的SLX16-2CSG324。主要实现两个功能，一是实现时序控制功能，二是实现数字功能。FPGA 控制电路要实现对两个模块的控制，一个是 DDS 芯片的控制，，字信号的调制功能；另一个是对锁相环路的控制，对本振信号输出频率等参数。数字信号处理功能，在下一张再进行赘述。DDS 电路：DDS 电路采用 ADI 公司专用 1GSPS、14 位、3.3V CMOS 直接数成器 AD9910，支持串、并行两种访问方式，并且可以实现多种调制方式和频锁相环路：锁相环路采用 ADI 公司的可控鉴相器芯片，其集成了 VCO 压控振荡[42]
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92;V556.1

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本文编号：2647546