USB测控信号特性分析及其中频模拟器的设计与实现

论文摘要

随着我国在航天技术上不断进步和军事航天的需要,卫星测控技术越来越受到各国的关注。我国主要使用的统一S频段系统(USB),在USB测控系统中,中频发射模块对系统性能有着十分重要的意义。随着软件无线电技术、数字信号处理技术和微电子技术的蓬勃发展,数字化技术已逐渐走向成熟,中频发射模块的数字化已日益成为一项紧要的任务。软件无线电是无线电通信领域中的一次重大革命。它为无线通信系统的小型化和智能化提供了理论基础。本文采用软件无线电思想,建立了USB测控信号中频模拟器的实现模型,并论证了模型的可实现性。通过对国内外相关资料和现有技术研究,文章对USB测控信号进行了分析与仿真,探讨了中频模拟器的组成、结构和工作原理,采用DSP、FPGA和DDS器件构建了发射系统通用平台,应用VHDL可编程语言编写了核心处理模块的硬件开发程序,给出了基于相位调制系统关键技术的实现方案。最后,本文给出了测试结果,测试结果表明,USB测控信号中频模拟器能够正常工作,满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微波统一测控系统
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 本文的主要工作及结构安排
• 第二章 USB测控信号特性分析
• 2.1 USB测控系统测速、测距原理
• 2.1.1 多普勒测速
• 2.1.2 纯侧音测距
• 2.2 信号设计
• 2.2.1 基带信号的设计
• 2.2.2 副载波组合方式的选择
• 2.3 功率分配
• 2.4 副载波频率的干扰计算
• 2.4.1 组成分量分析
• 2.4.2 功率谱分析
• 2.5 信号的仿真
• 2.5.1 谱线分析
• 2.5.2 调制指数分析
• 2.5.3 相关结论
• 第三章 中频模拟器的硬件设计
• 3.1 硬件整体结构
• 3.2 DSP主控板设计与实现
• 3.2.1 C6000DSP的选用及性能特点
• 3.2.2 以太网通信模块的设计
• 3.2.3 DSP数据处理模块的设计
• 3.3 USB信号发射板设计与实现
• 3.3.1 电源模块设计
• 3.3.2 核心处理模块
• 3.3.3 直接数字频率合成器（DDS）
• 3.4 硬件调试分析
• 3.4.1 硬件调试的方法
• 3.4.2 硬件调试结果分析
• 第四章 中频模拟器的软件设计
• 4.1 软件实现整体流程
• 4.2 开发环境介绍
• 4.2.1 CCS概述
• 4.2.2 ISE概述
• 4.2.3 仿真工具ModelSim
• 4.2.4 调试工具ChipScope
• 4.3 主要功能模块设计
• 4.3.1 DSP控制模块
• 4.3.2 FPGA核心处理模块
• 4.3.4 USB测控信号生成输出模块
• 4.4 系统调试结果
• 4.4.1 主机发送命令截图
• 4.4.2 频谱仪观测频谱图
• 4.4.3 技术指标测试结果
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 硬件实物图