基于FPGA的快跳频系统模块的设计与实现

发布时间：2017-08-11 09:32

  本文关键词：基于FPGA的快跳频系统模块的设计与实现

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【摘要】：快跳频通信系统具有良好的抗干扰、抗衰落、保密性强等优势,而被广泛应用在军用通信、民用通信领域。因此,该系统具有广阔的发展前景。本文深入研究了快跳频通信系统的关键技术,并且采用数字基带平台完成了系统各个模块的设计与实现,具有很高的实用价值。本文首先分析了快跳频通信系统的发展概况、研究现状以及未来发展趋势。随后详细说明了该技术的理论基础和关键技术,包括频率合成器技术、跳频序列、跳频同步技术。说明了同步不确定性的来源。其次,深入研究了快速跳频通信系统的主要技术难点,分别是快速的跳频图案同步技术和高精准的跳变频率合成器,它们决定了整个系统性能的好坏。跳频图案包括捕获、跟踪两部分,本文提出了一种改进捕获算法,并与两种经典捕获技术进行性能比较;分析了两种不同的跟踪技术——包络相关同步回路、早迟门能量比较回路;研究了直接频率合成器技术的杂散性能,说明了专用DDS芯片的优越性。除此之外,为了整个系统的实现,本文详细介绍了FSK调制解调技术、分集合并技术及位同步实现技术。最后,介绍了整个系统的调试环境,设计了快速跳频系统的实现方案和系统性能参数,阐述了各个模块的处理流程和实现方式,并在ISE软件平台实现了快速出局捕获方式的捕获模块、早迟门能量比较法的跟踪模块、包络检波方式的解调模块、线性合并方式的分集合并模块、过零检测法的解调模块。采用Chipscope、示波器、频谱仪等工具验证验证了各个模块的正确性。完成了FSK快速跳频通信系统的设计与实现。
【关键词】：快跳频通信 跳频同步 FSK FPGA
【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】：2016
【分类号】：TN914.41;TN791
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 跳频通信的发展概况9-11
• 1.3 跳频通信的发展趋势11-12
• 1.4 本文的结构安排12-13
• 第2章 快跳频通信系统的基本理论13-26
• 2.1 快跳频通信系统概述13-18
• 2.1.1 快跳频通信理论基础13-14
• 2.1.2 快跳频系统的基本原理14-16
• 2.1.3 快跳频系统的数学模型16-17
• 2.1.4 快跳频系统的基本特点17-18
• 2.2 快跳频系统的关键技术18-22
• 2.2.1 频率合成技术18-20
• 2.2.2 跳频序列技术20-21
• 2.2.3 跳频同步技术21-22
• 2.3 快跳频系统的同步技术22-25
• 2.3.1 跳频同步的不确定性来源22-23
• 2.3.2 跳频图案同步技术23-24
• 2.3.3 载波同步技术24
• 2.3.4 位同步技术24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 快跳频通信系统关键技术研究26-45
• 3.1 同步捕获技术26-31
• 3.1.1 串行捕获技术26-27
• 3.1.2 并行捕获技术27-28
• 3.1.3 快速出局式捕获技术28
• 3.1.4 三种捕获技术性能比较28-31
• 3.2 同步跟踪技术31-36
• 3.2.1 包络相关同步跟踪回路31-34
• 3.2.2 早迟门能量算法34-36
• 3.3 直接数字频率合成技术性能36-40
• 3.4 FSK链路调制解调技术40-43
• 3.5 分集合并技术43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 快跳频通信系统模块的设计与实现45-65
• 4.1 系统整体方案设计45-46
• 4.2 系统具体参数设计46-47
• 4.3 系统开发调试结构47-49
• 4.4 发射机模块的设计与实现49-53
• 4.4.1 2FSK调制模块49-50
• 4.4.2 跳频器模块50-52
• 4.4.3 混频模块52-53
• 4.5 接收机模块的设计与实现53-63
• 4.5.1 快跳频同步捕获模块53-55
• 4.5.2 快跳频同步跟踪模块55-58
• 4.5.3 非相干解调模块58-60
• 4.5.4 分集合并模块60-61
• 4.5.5 位同步模块61-63
• 4.5.6 判决模块63
• 4.6 基带开发板资源消耗分析63-64
• 4.7 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文71-72
• 致谢72-73
• 附件73

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本文编号：655390