风云一号接收系统载波恢复与系统实现研究

论文摘要

本文主要研究风云一号接收系统载波恢复及系统实现。由于目前风云一号接收系统大多数采用模拟或半数字化解调方式,这种解调方式存在抗噪性能差且不利于系统集成和升级的缺点,因此本文提出一种易于FPGA实现的全数字解调方案。该解调方案采用PCI总线方式实现数据存储,比当前风云一号接收系统常用的ISA总线方式存储速率更高且与当前计算机主板兼容性更好。根据项目要求,本文首先设计全数字解调系统方案,并在此基础上对经典的载波恢复自同步算法进行仿真,其中着重讨论了环路滤波器系数Kp、Ki对载波恢复性能的影响;通过仿真得到最佳滤波器系数,将其应用于系统仿真平台及系统实现。其次,搭建系统平台,在完成系统仿真,证明方案的可行性基础上,进行系统硬件电路设计。最后,对解调卡进行了整体性能测试,通过使用不同的数据信号源,分别对解调卡误码性能、稳定性、可靠性以及对业务卫星的解调性能进行了系统测试。测试结果证明了此全数字解调系统的可行性,且解调性能良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 风云一号气象卫星的发展概况
• 1.2 风云一号D 星的技术特点与应用
• 1.2.1 D 星的技术特点
• 1.2.2 D 星气象资料的应用
• 1.3 本文的主要工作与结构
• 第二章 气象卫星通信系
• 2.1 通信系统的组成
• 2.2 通信系统调制与解调
• 2.2.1 偏移BPSK 调制解调原理
• 2.2.2 偏移BPSK 相干解调系统性能
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统方案设计与载波恢复算法仿真
• 3.1 全数字解调系统方案设计
• 3.2 载波恢复算法仿真
• 3.2.1 频偏对系统的影响
• 3.2.2 面向判决估计算法
• 3.2.3 自适应调整环路带宽参数的DD 算法
• 3.2.4 扫频算法
• 3.3 接收系统仿真平台的搭建
• 3.4 本章小结
• 第四章 解调系统硬件平台电路设计
• 4.1 系统方案的完善
• 4.2 系统硬件电路设计
• 4.2.1 核心处理器部分
• 4.2.2 电源和时钟部分
• 4.2.3 模拟放大部分
• 4.2.4 A/D 转换部分
• 4.2.5 计算机PCI 接口部分
• 4.3 系统硬件电路调试
• 4.4 部分功能模块FPGA 实现
• 4.4.1 自动增益控制（AGC）模块
• 4.4.2 曼彻斯特译码模块FPGA 实现
• 4.4.3 串/并转换模块FPGA 实现
• 4.4.4 BPSK“倒相”解决模块FPGA 实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 解调系统性能测试与分析
• 5.1 矢量信号发生器产生信号源
• 5.2 信号源为模拟卫星源
• 5.3 信号源为FY-1D 业务卫星
• 5.4 本章小节
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果
• 附录
• 附录A 解调卡可靠性和稳定性测试
• 附录B 解调卡误码率测试
• 附录C 风云一号D 星红外云图及可见光云图